采样控制系统提升技术的10年

由于早期的采样控制系统都是用离散化方法来设计的,但是实际上系统的性能应该是用连续信号来表示,所以为了解决用连续信号描述下的采样系统的H∞设计问题,出现了提升法。在对多种提升设计进行了对比分析后指出,提升方法并不能真正用于H∞优化设计,并给出了一种计算采样控制系统频率响应和L2诱导范数的方法。该方法具有清晰的物理概念,可以解决采样控制系统的H∞设计问题。     

H∞离散化的MATLAB程序

提升技术现已成为采样控制系统分析和设计的主要工具。系统提升后成为一离散系统，其H∞范数与原采样系统的L2诱导范数是等价的，故称为H∞离散化。提升计算包括矩阵的指数和积分运算，一般是很复杂的。本文给出了利用MATLAB的提升算法，算法简单可靠；同时还给出了求取等价系统H∞范数γ值的二分法并配有算例。     

一种混合系统的H∞等价离散化

利用算子分解法，对采样系统H∞等价离散化中系统输入输出空间有限维化给出了新的证明，以一种新方法解决了一类混合系统在H∞控制意义下等价的离散问题。首先对文中所用的算子分解作了详细的阐述，然后用其证明所需的结论。相比之下，该方法更加直观，简单。     

采样控制系统鲁棒稳定性分析

大多数的控制系统，都是由连续的控制对象和计算机作为离散控制器所构成的采样控制系统。实际上，系统的不确定性是出现在连续状态方程所描述的被控对象中，而采样系统的鲁棒稳定性是要在闭环等效离散域内进行鲁棒性分析，基于一个矩阵指数的公式，结合适当的技巧和已有的理论成果，给出了基于状态反馈的不确定性采样控制系统的鲁棒稳定界，并给出了一系列采样控制系统鲁棒稳定的充分条件，算例说明了这种方法的有效性。     

基于H∞理论的轴向磁悬浮轴承控制器

由于采用传统的比例积分微分PID（Proportion Integration Differential)控制难以保证其优良的稳定性和抗扰能力，采用了基于H∞控制系统的混合灵敏度的优化设计思想，在对轴向磁轴承H∞控制进行分析的基础上将H∞控制应用于磁轴承的控制器设计中，借助于Matlab线性矩阵不等式LMI（Linear Matrix Inequation）工具箱进行仿真，给出了H∞控制和PID控制的仿真波形，采用实时离散化处理的方法，通过编写控制程序在计算机控制系统中执行设计的控制器，实现了磁轴承的H∞控制，给出了H∞控制磁轴承在无外扰力和2kg外扰力情况下转子起浮实验波形，同时给出了轴向磁轴承在平衡位置受2kg突加扰动PID控制和H∞的实验波形，仿真和实验表明，基于H∞理论的控制比传统的PID控制具有更好的稳定性，较强的鲁棒性和抑制扰动的能力。     

基于扰动估计的电子节气门离散快速终端滑模控制及实验性能分析

针对电子节气门数字控制中不确定性与扰动导致的控制精度低问题，提出一种新型离散快速终端滑模控制器。首先，基于欧拉离散化方法建立节气门离散模型，并考虑全部参数的不确定性以及进气扰动。采用延迟估计器对系统扰动总集进行估计，并补偿到控制器中，使滑动变量的稳态性能提升至采样步长的高阶精度。然后，基于离散滑模到达条件设计改进离散快速终端滑模控制率。理论证明了所提出的控制器拥有更佳的稳态精度，并揭示了采样步长和关键控制参数对系统性能的影响规律。最后，设计两种实验测试信号，与传统离散滑模控制进行对比，结果表明所提出的控制器拥有更快的响应速度和更高的控制精度，尤其是节气门连续小角度变化时动态跟踪性能良好。     

永磁同步电机驱动系统离散域电流环设计

在高速或大功率电机驱动中,载波比较低,数字控制延迟问题更为突出,造成电流环控制性能下降,严重影响到系统整体的控制性能和稳定性。本文建立永磁同步电机的离散数学模型,通过对连续域和离散域下电流环零极点的对比分析,揭示传统采用连续域设计电流环再进行离散化方法的存在的问题,在离散域下直接进行电流环的分析和设计,能够提升电流控制性能。低载波比下的对比实验表明,离散域设计的电流环较常规方法设计的电流环具有更好的稳定性和控制性能。     

非线性多率离散时间系统零动态的稳定性

零动态是控制系统分析与设计的一个重要指标,并且不稳定的零动态限制了系统可达到的控制性能。在零阶保持器或分数阶保持器条件下,只有当非线性连续时间系统的相对阶数不大于2的情形下,才可能配置稳定的零动态。针对相对阶数大于2的非线性单输入单输出系统,通过选择合适的广义采样保持函数来任意配置离散采样系统零动态的稳定位置。研究分析了一类广义采样保持函数条件下的离散化零动态的渐近性质,并且当采样周期T→0时,探寻了非线性离散时间系统零动态的稳定特性,推导了保证零动态稳定的条件,并给出了证明。所给出的定理是对相关结果的进一步推广。     

参数不确定广义系统鲁棒H∞容错控制器的设计

研究了一类不确定广义系统基于状态反馈针对执行器发生故障的鲁棒H∞容错控制问题；运用线性矩阵不等式(LMI)给出了鲁棒H∞容错控制器存在的充分条件；通过假设失效的执行器的输出信号是任意的能量有界干扰信号，将不确定广义系统的鲁棒H∞容错控制问题化为H。控制问题，给出了该问题可解性的充分奈件。鲁棒H∞容错控制器可以通过解相应的线性矩阵不等式(LMI)给出，因而具有数值易解性。最后，所给的设计例子说明了方法的有效性。     

基于Delta算子的并联型有源电力滤波器H∞控制器设计

针对并联型有源电力滤波器(SAPF)的数字化控制问题,基于补偿性原理,将负载的谐波电流当作扰动,电源谐波电流作为系统的期望输出,建立了SAPF的Delta算子离散化状态空间方程模型,利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计SAPF的H∞控制器.对所设计的H∞控制器的补偿效果与基于传统Z变换方法设计的H∞控制器的补偿效果进行...