汽车半车主动悬架系统模型降阶研究

研究汽车悬架系统是复杂的物理系统,为保证悬架控制系统性能得到优化,针对优化设计控制器技术改进.如何用尽可能简单的数学模型加以实现.提出用四自由度半车悬架系统建立其动力学状态空间模型,为改善系统的性能,采用最优控制方法设计输出反馈最优控制器得到悬架闭环控制系统.应用模态截取法、均衡截取法对原高阶控制系统的数学模型进行降阶研究.结果表明均衡截取法能获得更好的降阶效果,原系统模型阶数能够被较大程度地降低,通过MATLAB/Simu-link仿真证明所得到的低阶控制系统能获得与全阶控制系统相近似的闭环控制性能,并使系统提高优化效果.     

电动助力转向系统多领域鲁棒控制模型的降阶方法

随着人们对汽车操纵舒适性、安全性和节能等方面要求的提高,鲁棒控制算法越来越广泛的应用于电动助力转向（EPS）控制系统中．针对高阶鲁棒控制器实时性差、成本高等问题,提出最优平方积分误差（ISE）模型降阶方法．应用该方法对EPS系统鲁棒控制器进行降阶,并与最优Hankel范数降阶法进行比较．仿真结果表明,最优ISE降阶方法具有更好的降阶效果,降阶系统具有很好的鲁棒性．     

基于模型降阶的最优分数阶PID控制器设计

由于一些受控对象较为复杂或者模型系统阶次较高,使得控制器的设计变得非常困难,这会造成控制系统的鲁棒性和动态特性下降;文章在H2范数模型降阶的基础上提出一种新的降阶模型结构,它可以使降阶后的模型扩展到分数阶并且更加精确地逼近各种高阶系统,并以降阶后模型的幅频、相频和对象增益变化的鲁棒特性为约束条件进行最优分数阶PID控制器的设计;仿真实验证明,与原有闭环控制系统相比,基于模型降阶的最优分数阶PID控制器控制下的闭环系统具有更好的动态性能,并且鲁棒性较强。     

保证闭环性能品质的奇异摄动类降阶方法

1　引言目前,由于H2,H∞和μ等理论所设计的控制器阶数较高,迫切需要对其进行降阶.Zhou等人[1]针对某一类控制系统,提出了保证闭环性能品质的结构均衡截取控制器降阶方法.DoChangOh等人[2]将此方法推广到了奇异摄动降阶方法,它具有低频段误差较小的优点.本文在Zhou等人方法的基础上,利用奇异摄动降阶方法同截取降阶方法的双线性变换关系,用比较简洁的方法证明了DoChangOh等人的结果.并进一步运用这种思想,推广得到了保证闭环性能品质控制器降阶的广义奇异摄动方法.2　保证闭环性能品质的结构均衡截取控制器降阶方法[1]定理1[1].设控制器…     

离散时间系统Hankel最优模型降阶及其应用

针对离散时间系统Hankel最优模型降阶问题，对标量情况由最优Hankel范数近似给出了状态空间解。将这一理论应用于无限脉冲响应（IIR）滤波器的设计，进一步提出了一种基于最优Hankel范数近似的线性相位IIR滤波器设计方法。通过采用线性相位FIR滤波器和最优Hankel范数近似方法设计IIR滤波器，使其具有线性相位，减小了逆矩阵求解中的计算量。低通滤波器的仿真实例验证了该方法的有效性。     

基于模型降阶的分数阶系统动态性能研究

由于大多数分数阶系统阶次过高,使得系统的控制器设计变得非常困难,会造成系统控制精度变差且动态性能降低等不利因素,而模型降阶技术是解决这一问题的有效工具.首先简要介绍了H2范数模型降阶的一般方法,并提出一种新的降阶模型结构,可以使降阶后的模型扩展到分数阶并且更加精确地逼近各种高阶系统.仿真结果证明,采用改进型H2范数模型降阶方法不仅保持了原有分数阶模型系统的动态性能而且还提升了原有整数阶模型系统的动态性能.     

基于Hankel范数模型降价的控制对象的名义模型选择

研究了控制对象具有多个模型时,求取其适合鲁棒控制器设计的名义模型的问题. 提出了一种基于Hankel范数模型降阶的名义模型选择算法.仿真结果确认了算法的有效 性.     

汽车整车半主动悬架模块化并联模糊控制

针对汽车悬架复杂大系统的特点,在车辆动力学模型的基础上,研究半主动悬架系统对车身姿态的影响关系,运用模块化并联模糊控制和矩阵逆运算策略建立汽车整车半主动悬架控制系统;对不同的车身运动姿态采用不同的控制规则,设计整车车身姿态协调控制的模糊控制器.以某车型为例进行了仿真分析,结果表明,汽车整车半主动悬架模块化并联模糊控制器结构简单,并能有效抑制车身俯仰和侧倾运动,改善轮胎的接地性能,提高车辆的平顺性能.     

整车主动悬架系统分布式滚动时域一致性估计

考虑整车主动悬架系统的约束状态估计问题,本文提出基于一致性原理的分布式滚动时域估计(DMHE)算法.首先,为了降低状态估计过程中的计算量,将整车主动悬架系统分解为若干降阶子系统.其次,为提高分布式状态估计效果,采用滚动时域估计(MHE)方法处理主动悬架系统的状态和噪声约束.考虑子系统与邻居估计状态的相关性,在采样间隔中执行多次一致性原理实现主动悬架系统状态的信息融合,进一步建立了算法的稳定性充分条件.最后,通过对比仿真实验验证算法的有效性和优越性.     

线性不确定系统的给定阶最优控制器设计

为避免间接法设计降阶控制器的模型近似引起的性能下降,本文在静态输出反馈控制器设计的基础上,直接设计了线性不确定系统的给定阶混合H2/H∞动态反馈控制器.利用系统内外分解方法,得到了最优降阶状态观测器.通过求解降维状态观测器的静态输出反馈,可得到降阶控制的最优反馈增益阵.给定阶控制器由两个Ric cati方程和一个Lyapunov方程参数化表示.最后,通过一个例子,说明了本文提出的给定阶控制器设计方法.     

Sampled-data controller reduction procedure

The problem of controller order reduction aimed at preserving the closed-loop performance of a sampled-data closed-loop system is investigated. Past sampling of the system at a multiple of the sampling frequency followed by lifting allows capturing of the system's intersample behavior and yields a time-invariant single-rate system; this then permits standard order-reduction ideas to be applied. Special weighting functions aimed at preserving the closed-loop transfer function are obtained, and weighted balanced truncation is used to reduce the controller, An example shows that without the use of fast-sampling, an unstable closed loop can result from the reduction     

Frequency-limited H∞-controller order reduction for linear parameter-varying systems

In this paper, a controller order reduction method for linear parameter-varying systems is presented. The proposed method is based on the frequency-weighted balanced truncation technique, which has the advantage to reduce the order in a specific frequency range. The approach is discussed and is proved to preserve the closed-loop stability with a guaranteed upper error bound. Effectiveness and performance of the obtained reduced-order controller are investigated by applying it to an automotive semi-active suspension control. The obtained simulation results show that objectives such as the road handling and the passenger comfort realised with the reduced-order controller are kept in the same performance level as with the full-order controller. Moreover, a comparison with an other-order reduction method is shown and confirms the advantage of the developed method.     

硬盘电机伺服系统的低阶鲁棒控制器设计

针对模型不确定情况下硬盘电机伺服系统的精确控制问题,给出了硬盘电机伺服系统的控制关系模型.采用优化H∞控制技术设计了简单高效的鲁棒控制器,并通过控制关系模型估算和闭环控制器衰减使控制器降阶,可以降低控制器设计的复杂度,有效改善系统频率响应,满足设计带宽要求.仿真实验结果表明,系统能够提供的最大带宽和设计带宽相一致,说明了低阶鲁棒控制器的有效性.     

Time-domain fixed-structure closed-loop model identification of an unstable multivariable maglev nanopositioning system

This paper presents improved empirical representations of a general class of open-loop unstable systems using closed-loop system identification. A multi-axis magnetic-levitation (maglev) nanopositioning system with an extended translational travel range is used as a test model to verify the closed-loop system-identification method presented in this paper. A closed-loop identification technique employing a known controller structure is used for model identification and validation. Direct and coupling transfer functions (TFs) are then derived from the experimental input-output time sequences and the knowledge of controller dynamics. A persistently excited signal with a bandwidth in the frequency range of interest is used as a reference input. An order-reduction algorithm is developed to obtain TFs with predefined orders, which gives the closest match in the frequency range of interest without missing any significant plant dynamics. The entire analysis is performed in the discrete-time domain in order to avoid any errors due to continuous-to-discrete-time conversion and vice versa. Continuous-time TFs are used only for order-reduction and performance analysis of the identified TFs. Experimental results are presented in the time as well as frequency domains to verify the accuracy of the identified plant TFs. These results also demonstrate the effectiveness of the developed closed-loop identification method in meeting all of the three core objectives—(i) reduction in cross-axial coupling from 9.213 μm to 0.911 μm in translation and from 22.03 μrad to 1.353 μrad in rotation, (ii) large range motion capability with a travel range of ±2.9 mm, and (iii) improved robust stability.     

磁悬浮系统的控制方法研究

对于电磁吸浮型磁浮列车,悬浮控制是其关键部分,由于该系统的非线性和不稳定性,需要通过主动控制使其稳定悬浮。建立了磁悬浮列车悬浮系统模型,针对模型的非线性问题,采用精确反馈线性化将悬浮系统的非线性模型线性化,然后用闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器。用MATLAB的Simulink对具有扰动的非线性模型进行仿真,仿真结果表明控制效果没有静差和超调,调节时间快。     

一种内反馈控制器IFC的研究与应用

通过一种高增益PI控制器（High gain proportion integration，HGPI）和一种内反馈器（Internal feedback device，IFD）构造出一种内反馈控制器（Internal feedback controller，IFC）.文中通过HGPI进行IFD逆变换与标称模型的分析方法，分析了IFC的控制特性.IFC较好解决了一些高性能控制器的结构复杂和难以工程化等问题.IFD采用了一种不改变实际s阶次的任意阶的内反馈结构（Internal feedback structure，IFS），对于高阶对象无需降阶处理.文中还从信号处理的角度提出了一种用于IFC降阶处理的正弦跟踪滤波器（Sinusoid tracking filter，STF），具有较小的滞后特性.文中提出的内反馈控制器IFC具有简单的结构、整定参数较少、较好的鲁棒性和较强的抗扰性，并且具有良好工程应用前景.数学分析、仿真实验（包括物理实验）和实际应用的结果进一步证实了文中所提出的内反馈控制器IFC的正确性和有效性.     

基于嵌套自适应观测器的 连铸结晶器振动位移系统有限时间容错控制

针对连铸结晶器振动位移系统存在伺服电机驱动单元等执行器故障和负载转矩扰动问题, 本文提出一种基于嵌套自适应观测器的有限时间容错策略. 首先, 设计一种嵌套自适应观测器在线估计由执行器故障和负载转矩扰动构成的综合不确定项; 其次, 采用分层设计与终端滑模相结合的方法, 分别对位移子系统和电流环子系统设计全阶滑模控制器(FOSMC)和终端滑模控制器补偿综合不确定项, 并通过引入一阶低通滤波器来提高控制信号的连续性. 理论分析表明, 本文所提容错控制策略能够保证闭环系统所有状态有限时间稳定; 最后, 通过仿真对比研究验证了本文所提控制策略的有效性.     

基于IMC-PID控制的风机叶片颤振控制研究

针对风机叶片在颤振情况下严重影响风机的运行安全和发电效率的问题,设计了一种基于内模PID控制(IMC-PID)的振动控制方法,仅需调节较少控制器参数,就能有效地抑制叶片颤振并获得良好的闭环动态特性.首先使用递推最小二乘法对高阶对象模型进行降阶,然后利用IMC-PID方法设计控制器.仿真结果表明:在风机叶片颤振控制中,IMC-PID控制器与传统PID控制器相比,控制器整定参数少,且具有更好的动态特性和鲁棒性.     

Study on vehicle active suspension system control method based on homogeneous domination approach

In an active suspension system, there is an actuator mounted between the sprung mass and the unsprung mass to change the stiffness and damp of the suspension for ride comfort and handling stability. Because the active suspension control system is an under‐actuated system, the control problem of the active suspension is challenging but interesting. In order to solve this issue, a novel vehicle active suspension control method based on homogeneous domination approach is proposed in this paper. Firstly, a groundhook control model is constructed according to the general active suspension dynamic model. In order to deal with the additional terms of the control system which are harmful for convergence, a homogeneous domination approach is used to construct an active suspension homogeneous controller (ASHC). A useful technical theorem is proposed in the stability analysis to show that the proposed ASHC can guarantee the states of the active suspension system being stabilized. Compared with the SMC method and without any controller (passive suspension), the simulation results indicate that the proposed ASHC is effective.