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閉環增益成形算法

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閉環增益成形算法是由大連海事大學張顯庫教授於1998年提出一種簡捷魯棒控制算法,它基於H∞魯棒控制的混合靈敏度控制算法的結果和迴路成形算法的思想,構造性的提出的一種工程性算法,立論的物理概念清晰,求解過程簡單。
中文名
閉環增益成形算法
性    質
算法
作    者
張顯庫教授

閉環增益成形算法算法介紹

目前,該算法已提出近15年,張顯庫教授及其研究小組已在閉環增益成形算法研究上取得了一些基礎性研究成果,其中包括該算法在船舶航向保持、減搖系統以及舵鰭聯合控制系統中的應用等,逐漸形成一種目前複雜控制理論繁榮背景下彌足珍貴的簡捷魯棒控制理論
如果説,H¥控制的混合靈敏度控制算法是正向思維的產物,迴路成形算法可以説是發散思維的產物,而閉環增益成形算法則是逆向思維的產物。其核心是直接用構造的系統閉環傳遞函數矩陣的表示式設計控制器,用於構造T的4個參數如最大奇異值、帶寬頻率、關門斜率及閉環頻譜峯值都具有實際的工程意義,由於ST的相關性間接確定了S的形狀,進而保證了系統的魯棒性能和魯棒穩定性,其特點是立論的物理概念清晰,求解過程簡單。

閉環增益成形算法人物簡介

張顯庫博士、教授、博士生導師、交通信息工程及控制國家重點學科負責人兼交通運輸工程一級學科負責人、交通運輸工程博士後流動站負責人。1968年生,遼寧遼陽人。目前研究方向:交通信息工程與控制、船舶運動控制、魯棒控制、智能控制。

閉環增益成形算法工作單位

大連海事大學航海學院航海技術研究所(交通行業重點實驗室:航海動態仿真和控制實驗室,船舶導航系統國家工程研究中心)。業餘愛好:堅持長跑及跳繩鍛鍊28年。

閉環增益成形算法所獲榮譽

1999年獲全國交通系統青年崗位能手稱號,2001年被評為遼寧省優秀青年骨幹教師,2004年入選遼寧省百千人才工程,2006年獲得大連市青年科技獎,2006年獲得大連市政府特殊津貼。2006年和2007年連續兩年獲大連海事大學優秀學術帶頭人,2006年所在團隊入選遼寧省高等學校創新團隊。2007年獲大連市優秀專家稱號。2008年獲交通運輸部吳福-振華優秀教師獎。
研究工作具有跨專業特點。近10年來,始終面向船舶自動化、智能化的理論和應用研究,緊密跟蹤世界先進水平,注重解決控制論最新成果轉移到工程應用過程中的理論和實現問題,在下列6個方向上做出了創造性的工作:(1)建立了閉環增益成形理論,包括SISO系統算法,MIMO系統算法,SIMO系統算法,離散型閉環增益成形算法,與神經網絡結合算法,與非線性理論結合算法,與模糊控制算法結合算法等,該算法的特例即為PID算法。在CNKI中用閉環增益成形為關鍵詞檢索,他與其研究生共發表了40篇該研究的系列學術論文。(2)提出了張氏模型,通過該模型利用閉環增益成形算法可以計算出PID控制的3個參數。(3)提出一種新的不穩定被控對象的控制器設計方法,即鏡像映射方法。(4)船舶自動舵產品化研究,製成了多種航向和航跡自動舵樣機,進行了一系列海上試驗,性能居國內領先國際先進。(5)綜合船舶監控系統設計。(6)船舶運動控制,提出了船舶運動簡捷魯棒控制算法,是簡捷控制算法的首倡者。

閉環增益成形算法主要成就

正式出版《VisualBasic工程應用實例》、《船舶運動智能控制與魯棒控制》、《VisualBasic程序設計》、《VB實用編程技術》、《控制系統建模與數字仿真》、《船舶運動控制》(國防工業出版社)、《多媒體應用技術》(國防工業出版社)、《載運工具的控制》、《船舶控制系統》等9部著作。
在國際學術期刊及核心期刊上共發表第一作者學術論文54篇,其中:《AutomaticControlandComputerSciences》、《Int.J. of InformationTechnology》、《Int.J.ofAutomationandComputing》、《ICICExpressLetters》國際學術期刊論文10篇,論文被SCI和EI收錄40篇,論著被引用1000餘次,單篇最高被引用94次。根據中國科學技術信息研究所和萬方數據股份有限公司編寫並由科學技術文獻出版社出版的《2010年版中國期刊高被引指數》,張顯庫在水路運輸學科2009年前20位最高被引作者中排在第2位(2005年第2位,2006年第3位,2007年第3位,2008年第2位),連續5年進入前3名。現為《重慶理工大學學報》和《應用科技》編委。2010年4月被派往日本東京KakioInstitute進行LNG船液貨操作模擬器研修。
參與的項目獲國家科技進步二等獎1項,遼寧省科技進步二等獎2項。科研項目“多本船功能完備的航海模擬系統及其開發平台”獲得國家科技進步二等獎,“綜合船舶監控系統”獲遼寧省科技進步二等獎(排名3),科研項目“高品質航海模擬器及其開發平台”獲遼寧省科技進步二等獎,“一種簡化的混合靈敏度算法”獲遼寧省自然科學三等獎(排名1),“智能式航跡舵產品化研究”獲交通部科技進步三等獎和遼寧省發明創造一等獎,“魯棒控制自動舵研究”獲大連市技術開發一等獎(排名2)。參加或主持完成了新加坡海軍、大連機車車輛廠、錦州航海儀器廠、中國遠洋運輸總公司、大連遠洋運輸公司國家自然科學基金、國家博士點基金、交通部等40餘項科研項目。
現為《IEEEonFuzzySystem》,《InternationalJournalofSystemsScience》,《控制與決策》、《交通運輸工程學報》、《系統工程與電子技術》、《測試技術學報》、《哈爾濱工程大學學報》等30種國際或國內核心期刊的審稿專家。
在教學工作中主講過《控制系統建模與數字仿真》、《人工智能與專家系統》、《多媒體應用技術》、《VB程序設計》、《船舶運動控制》、《自動控制原理(英文版)》等10門本科生、碩士研究生和博士研究生課程。2006年獲得大連海事大學優秀教學獎。共培養了29位碩士(23名畢業),7位博士(其中1名為外國留學生,2名畢業),2位博士後,1位訪問教師。

閉環增益成形算法參考文獻

張顯庫, 賈欣樂. 船舶運動控制[M]. 北京: 國防工業出版社,2006.張顯庫.船舶控制系統[M].大連:大連海事大學出版社,2010.張顯庫.多媒體應用技術[M]. 北京 [1]  : 國防工業出版社, 2006.張顯庫.載運工具的控制[M]. 大連:大連海事大學出版社,2009.張顯庫, 金一丞.控制系統建模與數字仿真[M].大連:大連海事大學出版社,2004.賈欣樂, 張顯庫.船舶運動智能控制與H¥魯棒控制[M]. 大連:大連海事大學出版社,2002.張顯庫.Visual Basic工程應用實例[M].大連:大連海事大學出版社,2002.
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參考資料
  • 1.    張顯庫.船舶運動控制系統.大連:大連海事大學出版社,2010
  • 2.    張顯庫.船舶運動簡捷魯棒控制.北京:科學出版社,2012
  • 3.    張顯庫,賈欣樂.船舶運動控制.北京:國防工業出版社,2006
  • 4.    賈欣樂,張顯庫.船舶運動智能控制與魯棒控制.大連:大連海事大學出版社,2002