主动悬架非脆弱H2/广义H2静态输出反馈最优控制

针对悬架系统参数和控制器同时存在摄动的问题,研究主动悬架非脆弱H2/广义H2静态输出反馈最优控制问题,并以双矩阵不等式组的形式给出非脆弱H2/广义H2控制器的存在条件和设计方法.将单一的悬架动行程作为反馈信号,以半车模型为例设计非脆弱主动悬架,并从频域和时域进行全面分析.结果表明,非脆弱主动悬架具有良好的鲁棒性和非脆弱...     

有横摇约束的欠驱动船舶航迹跟踪预测控制

针对欠驱动水面船舶在直线航迹跟踪中受到强烈的风、浪、流时变干扰影响时出现大幅度的摇荡运动的情况,采用自适应卡尔曼状态估计和鲁棒预测控制,提出一种具有横摇角约束的控制器综合设计方法。建立时变干扰作用下的仿射切换系统模型及测量模型;基于扩展状态的自适应卡尔曼滤波方法,对船舶模型的状态和随机干扰力矩进行估计,并对估计的干扰力矩进行前馈补偿。考虑船舶的真实状态与卡尔曼观测状态之间存在观测误差,将控制器与观测器综合考虑,提出一种基于状态观测器和H_2/H_∞混合性能指标的直接约束鲁棒预测控制,在性能指标与控制器设计中直接利用观测状态;将状态约束、鲁棒稳定性约束、性能指标转化为LMI(线性矩阵不等式)的凸优化问题。理论证明了所设计闭环系统的一致有界稳定性,并且通过仿真验证了控制器能实现直线航迹鲁棒跟踪,在保证横摇角在约束范围内,对干扰有着有效的抑制作用。     

广义不确定时滞系统的可二次镇定性

着重讨论了一类广义不确定时滞系统的鲁棒控制问题，给出了对容许不确定性，系统可二次镇定和满足从干扰输入到控制输出的H∞范数界约束的无记忆状态反馈鲁棒H∞控制的分析结果，得到了H∞范数界约束下广义不确定时滞系统可二次镇定的充分条件。     

EPS动力学状态空间建模及H∞控制鲁棒性设计仿真

针对EPS系统是一种非线性的MIMO系统，采用鲁棒控制方法来设计其控制器。在考虑了非线性影响因素的基础上，建立了EPS系统的状态方程，按照控制目标约束策略讨论给出了控制目标H2函数。并基于不确定性分析推广到广义对象模型并描述为标准H∞问题求解。采用H∞方法来优化各种干扰带来的不确定性影响。并基于Riccati方程给出了控制器设计。最后进行仿真实验验证理论分析。模拟仿真结果表明鲁棒性设计提高了EPS系统的性能。     

拒绝服务攻击下网络化控制系统的基于观测器输出反馈控制

本文考虑了拒绝服务攻击下的网络化控制系统的H_∞输出反馈控制问题.拒绝服务攻击的特征表现为能量有限和周期类型,它攻击无线网络通道进而退化系统性能.在系统状态部分未知的前提下,为了保证被控系统的稳定性和H_∞性能指标,通过设计基于观测器输出反馈控制器,使得网络化控制系统在丢包和拒绝服务攻击下仍然保持稳定和预定性能.最后数值例子验证了所设计的控制器是有效的.     

满足增益相位裕度的自动驾驶仪结构化H_∞综合

针对具有静不稳定特性的高超声速飞行器,提出了一种同时满足增益裕度和相位裕度要求的飞行器自动驾驶仪设计方法。在预先设定自动驾驶仪结构的前提下,建立满足系统增益和相位裕度的H_∞范数性能指标,使用结构化H_∞综合方法求解使性能指标H_∞范数指标最优的自动驾驶仪参数。控制系统稳定裕度由标称系统增益放大补灵敏度传递函数的H_∞范数约束。这种约束方法把对系统的稳定裕度约束转化为复平面上开环系统Nyquist曲线到满足系统稳定裕度圆盘边界的距离约束。求解控制器参数时,在控制器设计指标中引入调节参数,通过调节参数的迭代变化,改变开环系统Nyquist曲线与稳定裕度圆盘边界的距离,减小控制器的保守性。这种自动驾驶仪的设计方法可同时适用于静稳定系统和静不稳定系统。将此方法应用在高超声速飞行器过载跟踪自动驾驶仪的设计中,仿真结果表明,自动驾驶仪具有良好的动态和稳态性能,并且控制器满足期望的稳定裕度。     

车辆半主动座椅悬架滑模变结构控制

针对三自由度的车辆座椅悬架模型,以近似天棚阻尼系统为参考模型,运用滑模变结构方法设计了半主动座椅悬架的滑模控制器.首先将实际被控系统和参考模型间的广义误差动力学引入渐近稳定的滑动模态中;采用极点配置法确定滑模切换面的参数,根据滑模控制理论推出滑模面上的等效控制力,再选择等速趋近律确定实时控制阻尼力.仿真结果表明在时域和频域中,该滑模控制器性能较稳定,较被动及PID控制的座椅悬架系统其减振效果得到明显改善,具有较好的鲁棒性和跟踪性能.     

基于参数化的二阶动力学系统鲁棒控制器设计

研究了一类受扰二阶动力学系统的鲁棒渐近跟踪问题,即采用一种参数化方法来设计具有干扰抑制的模型跟踪控制器.利用模型跟踪控制器所满足的矩阵方程的完全参数化解,给出了跟踪控制器增益的一种参数化表示,从而提供了该模型跟踪设计的所有自由度.然后利用参数化方法所提供的自由度最小化扰动到跟踪误差传递函数的范数来实现干扰抑制.最后通过一个数值例子验证了所提方法的有效性.     

汽车主动悬架H2/H∞多目标优化控制

为协调主动悬架各项相互冲突的性能,采用基于H₂/H_∞混合控制进行约束优化,解决半车电液主动悬架系统多目标优化控制问题。选择路面扰动到悬架质量垂直加速度和俯仰角加速的闭环传递函数的H₂范数为平顺性指标,路面扰动到悬架动行程、主动控制力和轮胎动位移的闭环传递函数的H_∞范数为操纵稳定性指标,选择合理的γ₁值,最终求出全状态最优控制律。仿真中假设平整路面上有一个包块,作为路面扰动脉冲输入,将该控制方案与半车被动悬架的时域仿真结果进行对比。结果表明该方案较好地解决了舒适性与操纵稳定性指标之间的矛盾。     

基于滚动优化的H_∞/广义H_2主动悬架控制

针对具有输出约束的线性系统提出了一种基于滚动优化的H∞/广义H2控制策略。该方法能够有效地协调约束条件与提高性能的关系。对四自由度(4DOF)二分之一车主动悬架系统的仿真表明:滚动优化的H∞/广义H2主动悬架在满足约束的条件下改善了乘坐舒适性,提高了操纵稳定性。     

带极点约束离散广义分段仿射系统的 Hゥ保性能控制

针对一类具有范数有界时变参数不确定性的离散时间广义分段仿射系统和一个二次型性能指标,研究具有极点约束的Hゥ最优保性能输出反馈控制律的设计问题。通过采用广义分段仿射Lyapunov函数、投影定理以及几个基本引理,提出了对于二次型性能指标使参数不确定离散广义分段仿射系统具有二次D-稳定性,且满足鲁棒Hゥ性能指标的静态输出反馈控制器的设计方法。通过求解一组包含参变量的LMIs,可以得到保证广义分段仿射系统既容许又满足二次型性能指标的Hゥ输出反馈控制器增益,仿真结果证明了所提设计方法的有效性。     

时滞相关不确定广义系统的鲁棒H∞控制

讨论一类具有参数不确定性的状态时滞和具有外部干扰的线性广义系统的鲁棒H∞控制问题.不确定性假设是范数有界的,采用线性矩阵不等式处理方法,得到不确定时滞相关稳定性的充分条件.给出在静态输出反馈情况下的控制器设计方法,使得闭环系统是正则、无脉冲和稳定的,并且满足给定的H∞性能指标.控制器可由一组线性矩阵不等式(LMI)求解.给出的数值算例说明了该方法的有效性.     

考虑摩擦特性的机器人柔性关节鲁棒控制器设计

针对非线性摩擦特性对柔性关节机器人控制性能的影响,提出了采用H∞鲁棒原理设计控制器的方法。采用描述函数方法在频域分析非线性摩擦的描述函数,将非线性摩擦因素表达为相对于名义模型的逆加性不确定性。依据控制性能要求选取合理的控制量、噪声抑制和跟踪误差加权函数,将其转换为LMI最优问题进行求解。时域仿真结果表明:所设计控制器不仅具有鲁棒性能,并且具有快速、准确地跟踪轨迹指令的能力以及抑制干扰的作用。     

液压式馈能减振器的外特性及馈能特性分析

为了使悬架减振器在改善汽车行驶平顺性的同时完成振动能量的回收,首先以某品牌减振器为原型设计一种实用新型液压式馈能减振器的原理及结构,依据工作原理构建该减振器的油液流动中流量与压降之间的关系理论模型;然后在AMESim中建立等效参数化仿真模型分析所设计的液压式馈能减振器的外特性及能量回收特性能否满足实际工作需求;最后在Simulink中进行液压式馈能悬架总成AMESim模型与路面时域输入模型的联合仿真,分析此减振器装车后在实际路面激励下对车辆平顺性的影响及能量回收效果.分析结果表明:此液压式馈能减振器压缩/复原行程阻尼力符合减振器阻尼力允差的国标要求;示功图形状饱满无明显畸变,体现出良好的外特性,满足减振器的设计要求;馈能特性符合最初设计的只在压缩行程回收能量的思想;馈能特性曲线呈现出显著的峰值特性并受到减振器高频响应特性的影响;悬架平顺性满足行驶要求,实际行驶中具有一定的能量回收潜力.本文所设计的液压式馈能减振器基本能达到预期目标,对节能减排有借鉴价值.     

具有饱和因子的时滞广义系统的鲁棒H∞控制

研究了一类带有饱和因子的时滞广义系统的鲁棒H∞控制问题．通过构造广义Lyapunov函数和线性矩阵不等式（LMI）方法,给出了系统具有H∞范数约束γ的一个充分条件,进而给出了一种H∞控制器的设计方法．     

具有H_∞性能的轮式移动机器人非线性控制器设计

针对移动机器人动力学模型中的参数不确定性和扰动不确定性问题,提出了具有H_∞跟踪性能的自适应反步控制方法。首先,以线速度和角速度为虚拟的控制输入,设计了具有渐进稳定性的运动学轨迹跟踪控制器。其次,针对动力学系统中存在的不确定参数,采用自适应方法对其进行在线估计,该方法通过引入不连续映射保证了参数估计值的有界性。然后,采用反步法设计了动力学控制器,同时,在Lyapunov框架下证明了该控制器对扰动具有H_∞性能。最后通过仿真试验证明,即使在参数未知的情况下,该控制器也能够控制移动机器人跟踪上参考轨迹,且当系统存在外部扰动时,系统输出偏差能够收敛到有界范围内。由此验证了本文方法能够有效抑制系统参数变化及扰动对控制性能的影响。     

随机分布系统基于广义H∞控制的PDF跟踪控制

针对非高斯随机系统,提出了基于线性B样条逼近的广义系统建模方法;讨论了这类广义系统基于H∞状态反馈控制器的设计,解决了非高斯随机系统输出概率密度函数（PDF）跟踪控制和干扰抑制问题;基于线性矩阵不等式,得到了该问题H∞状态反馈控制器存在的充分必要条件。最后,运用仿真验证了所提出方法的有效性。     

汽车转向制动系统的满意控制

为了提高汽车转向制动系统的实时性鲁棒性,采用"满意解"来代替"最优解"设计汽车转向和制动系统的"满意控制"。首先建立汽车制动系统和转向系统动力学模型,并分别设计了控制器,同时还建立了基于滑移率的误差制动模型和误差转向模型。在满足区域极点描述的暂态性能要求和输出方差上界描述的稳态性能的约束下,通过求取被控输出对随机扰动项的H∞优化问题,设计满意跟踪控制器。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所设计的控制器的有效性。     

一类不确定奇异系统的鲁棒H∞控制

为了考虑系统对外界干扰的抑制性能，研究了一类具有范数有界参数不确定性的奇异系统的鲁棒H∞控制问题．控制目标是设计一个状态反馈控制器，使得闭环系统对所有允许的不确定性是正则、无脉冲、稳定且具干扰衰减度．通过引入一个变换矩阵，给出了该问题的一个新的充分必要条件，并且设计方法归结为求一个严格线性矩阵不等式的可行性问题．同时给出了当干扰衰减度未知时的最小干扰衰减度的最优化解决方法．仿真实例表明，所设计的控制器使闭环系统具有良好的响应特性．     

广义Delta算子系统的输出反馈H_∞控制

为给广义Delta算子系统设计合理的静态输出反馈和动态输出反馈控制器,以保证相应的闭环系统容许且具有H_∞性能指标γ,本文研究广义Delta算子系统的输出反馈H_∞控制问题。利用矩阵不等式方法,分别得到了广义Delta算子系统存在静态和动态输出反馈H_∞控制器的充分必要条件,并利用矩阵不等式的解给出了相应控制器的构造方法,同时通过数值算例对本文的理论结果进行验证。验证结果表明,按照本文方法所设计的静态和动态输出反馈控制器确实均能保证所得的闭环系统是容许的,且具有H_∞性能指标γ,因此本文的控制器设计方法是有效且可行的。该研究具有实际意义。