基于误差状态方程的机械臂H_∞最优控制

针对不确定性二自由度机械臂的跟踪控制问题,为了同时保证控制系统的鲁棒稳定和鲁棒性能,提出了基于跟踪误差线性状态方程的H∞最优控制方法。首先建立了二自由度机械臂系统轨迹跟踪误差的状态方程,考虑系统中存在的不确定性和未知扰动,对误差状态推导出基于线性二次型性能指标的鲁棒H∞最优控制律,该控制律不仅保证了控制系统的鲁棒稳定而且使控制系统达到给定性能指标下的鲁棒最优性能。同时证明了闭环系统的渐进稳定性和线性二次型最优。由提出的广义控制力进而得到机械臂的控制力矩,实现鲁棒控制。最后应用simulink对系统进行仿真,仿真结果验证了方法的正确性和有效性。     

一类结构不确定采样系统的鲁棒H∞控制

本文针对一类结构不确定线性采样系统,研究了鲁棒H∞控制问题,给出了系统鲁棒稳定的充分条件及响应的鲁棒H∞控制律和最优鲁棒H∞控制律,控制律的求取通过借助一类线性矩阵不等式(LMI),或通过求取满足线性矩阵不等式约束的优化问题.仿真结果表明,系统在受到扰动后仍然是稳定的,同时给出了最优性能指标随外部扰动加权矩阵的变化规律.     

参数不确定性奇异系统的鲁棒H∞控制

利用线性矩阵不等式,通过引入广义二次可镇定且具有H∞性能指标的概念,得到 了在状态反馈作用下,参数不确定性奇异系统鲁棒H∞控制律的存在条件.所得的状态反馈 控制律保证闭环系统正则、无脉冲、稳定且满足给定的H∞性能指标.     

不确定离散奇异系统的鲁棒 H∞控制及仿真

针对一类具有时不变且模有界参数不确定性的离散奇异系统,为了提高控制系统的稳定性,解决了系统的状态反馈鲁棒 H∞控制的难点问题.提出采用线性矩阵不等式(LMI)的方法,可得到问题求解的条件,并给出相应的状态反馈控制律.在一定条件下,所得的状态反馈鲁棒 H∞控制律不仅使离散奇异系统对所有容许的不确定性参数,能够保证闭环系统正则,形成因果关系并且渐进稳定,而且同时其传递函数矩阵能够满足给定的 H∞性能指标.定理深化与丰富了鲁棒 H∞控制理论.仿真验证了方法的正确性.     

不确定非线性系统的模糊鲁棒??∞ 跟踪控制

针对一类不确定非线性系统,提出一种新的模糊鲁棒H∞跟踪控制方案。应用模糊T-S模型表征非线性系统,系统不确定性通过模糊逻辑系统消除。由线性矩阵不等式和自适应律给出了模糊控制器存在的一个充分条件。基于Lyapunov稳定性理论,模糊控制方案在所有闭环信号最终一致有界下保证了期望的H∞跟踪性能。两连杆机械臂的仿真结果表明了该方案的可行性。     

一类非线性切换系统鲁棒H∞可靠控制

为了克服扰动与执行器故障对控制系统的影响，使系统具有抗干扰性和可靠性，针对一类不确定非线性切换系统，研究了在任意切换规则下鲁棒H∞可靠控制问题．首先，系统所有矩阵同时含有参数不确定性，并且系统也存在未知非线性扰动．当执行器存在故障时，基于线性矩阵不等式技术以及公共李亚普诺夫函数方法得到鲁棒H∞可靠控制器，使切换系统在任意切换律下全局二次稳定并且满足H∞性能指标．最后，通过求解凸优化问题得到了鲁棒H∞最优可靠控制器．仿真结果表明控制器在任意切换规则下是可行和有效的．     

带有无穷分布时滞的不确定系统的鲁棒H_∞滤波器设计

针对一类在系统的状态方程与可测输出中都包含有非线性无穷分布时滞的参数不确定系统,提出一种新颖的鲁棒H∞滤波器的设计方法.设计的鲁棒H∞滤波器可以保证对于带有时变且范数有界的参数不确定性的滤波误差系统是渐近稳定的,并且满足所给定的H∞性能指标.鲁棒H∞滤波器可以通过线性矩阵不等式方法获得.通过一个数值的例子验证了该方法的有效性.     

广义连续系统的鲁棒H∞控制及仿真

针对一类具有时不变的、模有界参数不确定性的广义连续系统,为了解决系统的状态反馈鲁棒H∞控制的难点问题,利用线性矩阵不等式(LMI)的方法,得到了问题可解的条件,并给出了相应的状态反馈控制律.得出的定理不仅深化了鲁棒H∞控制理论,并简化了以往的方法.在一定条件下,所采用的状态反馈鲁棒H∞控制律不仅对广义连续系统对所有容许的不确定性参数,也能够保证闭环系统正则、具有因果关系并且控制稳定,同时对传递函数矩阵能够满足给定的H∞性能指标.经过实际工程算例仿真验证了定理的正确性.     

基于H∞性能的不确定多速率系统鲁棒预测控制

研究含有不确定性的输入多采样率控制系统的鲁棒预测控制问题,提出了基于Hoo性能的鲁棒预测控制算法.该算法采用线性矩阵不等式(LMI)的方法,得出闭环多采样率系统具有H∞性能指标的上界γ,并给出保证闭环系统鲁棒稳定的判据.仿真结果表明了该算法的有效性.     

基于l_∞范数和l_1范数最小化的二自由度最优鲁棒跟踪控制

研究了具有乘摄动模型不确定性并存在未知干扰系统的最优鲁棒跟踪控制问题 .采用二自由度控制器结构Youla参数化方法将最优鲁棒跟踪控制问题转化为两个相互独立的优化问题 :跟踪问题和鲁棒设计问题 .跟踪问题以l∞ 范数为性能指标通过极小化跟踪误差的最大幅值实现最优跟踪控制 ;鲁棒性设计问题中 ,将模型不确定性视为一种外界干扰 ,通过极小化干扰到误差的灵敏度函数的l1范数使得干扰对跟踪误差的影响最小 .通过截断处理 ,上述两种优化问题均可化为标准线性规划问题 .给出了截断阶数与逼近误差之间的关系 .仿真结果表明新方法的有效性 .     

基于l∞范数和l1范数最小化的二自由度最优鲁棒跟踪控制

研究了具有乘摄动模型不确定性并存在未知干扰系统的最优鲁棒跟踪控制问题,采用二自由度控制器结构Youla参数化方法将最优鲁棒跟踪控制问题转化为两个相互独立的优化问题,跟踪问题和鲁棒设计问题,跟踪问题以l∞范数为性能指标通过极小化跟踪误差的最大幅值实现最优跟踪控制;鲁棒性设计问题中,将模型不确定性视为一种外界干扰,通过极小化干扰到误差的灵敏度函数的l1范数使得干扰对跟踪误差的影响最小,通过截断处理,上述两种优化问题均可化为标准线性规划问题,给出了截断阶数与逼近误差之间的关系,仿真结果表明新方法的有效性。     

机器人机械臂的鲁棒最优控制

基于拉格朗日方程,把多关节机器人机械臂动力学模型转化成一线性状态方程。然后,针对此线性状态方程,通过解一线性二次型优化问题,得到鲁棒最优控制律,保证了关节变量全局渐近收敛。最后,以两关节机器人为例,仿真结果表明所设计的控制律的有效性和鲁棒性。     

广义离散系统的状态反馈鲁棒H∞控制及仿真

针对一类范数有界参数不确定性的广义离散线性系统,研究了该系统的状态反馈鲁棒H∞控制问题.利用线性矩阵不等式(LMI)的方法,得到了问题可解的条件,并给出了相应的状态反馈控制律.在一定条件下,所得的状态反馈鲁棒H∞控制律使广义离散线性系统对所有容许的不确定性参数,能够保证闭环系统正则、具有因果关系并且渐进稳定,同时其传递函数矩阵能够满足给定的H∞性能指标.正常离散线性系统的相对应结果可作为论文结果的特殊形式.仿真例子验证了该方法的正确性.     

倾转旋翼机平均驻留时间切换鲁棒H∞跟踪控制

针对倾转旋翼飞行器模态转换阶段的飞行控制问题,本文给出了倾转旋翼机纵向运动飞行控制系统模型和一种基于参考模型的鲁棒跟踪控制方法.为了保证闭环系统在切换过程中稳定并同时满足指定的鲁棒H∞性能指标,利用状态观测器对系统不可观测状态进行估计,结合模型依赖平均驻留时间方法提出了一种倾转旋翼机切换鲁棒H∞跟踪控制方法,通过求解线性矩阵不等式得到控制器增益,并分析了系统的鲁棒稳定性.仿真结果表明,所提出的方法能够使飞行器系统准确跟踪指令,且对于控制器切换具有鲁棒性.     

不确定广义系统动态输出反馈鲁棒H∞控制器设计

在E确定其他系数矩阵均存在不确定性情况下，基于线性矩阵不等式给出系统的动态输出反馈鲁棒H∞控制器设计方法，所得的控制律保证闭环系统对所有允许的不确定性是正则、稳定，无脉冲的且满足给定的H∞性能指标，算例说明了该控制器设计方法的有效性。     

基于一阶不确定项估计律的机械臂鲁棒控制研究

针对多自由度机械臂控制系统的模型参数误差、关节摩擦力以及外部输入扰动等不确定项,设计了一类一阶误差估计律;结合基于机构动力学名义模型的输入输出反馈线性化控制算法,对六自由度刚性机械臂的时变轨迹跟踪控制进行了研究,理论上证明了设计的鲁棒控制器是全局渐进稳定的.仿真结果表明该控制策略对系统的各类不确定项具有很好的鲁棒性,能够实现高精度的轨迹跟踪控制.     

广义离散系统的状态反馈鲁棒H∞控制

针对一类范数有界参数不确定性的广义离散线性系统,研究了该系统的状态反馈鲁棒H∞控制问题。利用线性矩阵不等式（LMI）的方法,得到了问题可解的条件,并给出了相应的状态反馈控制律。在一定条件下,所得的状态反馈鲁棒H∞控制律使广义离散线性系统对所有容许的不确定性参数,能够保证闭环系统正则、具有因果关系并且渐进稳定,同时其传递函数矩阵能够满足给定的H∞性能指标。正常离散线性系统的相对应结果可作为本文结果的特殊形式。     

不确定时滞系统的鲁棒H∞滤波

对一类同时具有外界干扰和范数有界参数不确定性的时滞系统鲁棒H∞滤波问题进行了研究。对于所有容许的参数不确定性,利用Lyapunov方法,得到以线性矩阵不等式（linear matrix inequality,LMI）表示的鲁棒H∞滤波器设计方法。用该方法设计的滤波器使得滤波误差系统渐近稳定且满足一定的H∞性能指标。给出了滤波器存在的充分条件,并得到了设计滤波器的LMI方法。进而将最优鲁棒H∞滤波器存在的充分条件归结为一个具有线性矩阵不等式（LMI）约束的凸优化问题。最后,仿真结果很好地说明了本文方法的有效性。     

基于观测器具有不确定性的鲁棒保性能控制

在鲁棒性控制问题的研究中,针对系统状态不可测的具有范数有界不确定性和外界干扰的线性系统,其求解过程繁琐,某些参数选取不当.为了保证闭环系统的稳定性,提出一种基于观测器的鲁棒 H∞保性能控制方法.根据李亚普诺夫原理和H∞理论,获得鲁棒H∞保性能控制器存在的一个充分性条件,用矩阵奇异值分解方法,将控制器和观测器存在条件转化为求解一个线性矩阵不等式的可行性.通过凸优化方法,获得最优的线性二次型性能指标和 H∞性能指标.进行仿真的结果表明,上述方法求解简单,稳定性好,验证了所提方法的有效性.     

考虑执行器故障的鲁棒H可靠控制

本文采用比离散模型更一般的连续增益故障模型，提出了线性不确定系统考虑执行器故障鲁棒H∞可靠控制问题，利用 LMI分别给出了多故障鲁棒 H∞可靠控制器和单故障鲁棒 H∞可靠控制器存在的充分条件。在故障情况下，保证闭环系统渐近稳定和可接受的性能指标基础上，优化了无故障正常情况下的指标。在仿真实例中，不仅验证所提出方法的可行性，而且比较了鲁棒 H∞正常控制器和鲁棒 H∞可靠控制器的控制效果，进一步看出对系统进行最优鲁棒 H∞可靠控制器设计的必要性。