基于双环控制思路的有源电力滤波器H_∞控制

应用平均化建模的方法,建立了考虑外界干扰的有源电力滤波器(APF)系统的平均化模型.根据直流侧电容电压响应速度远远慢于输出电流响应速度(两者的响应在时间轴上分离),将控制器设计为电流环与电压环2个部分.电压环控制采用PI控制方法设计,而在电流环设计时将APF非线性系统进行简化,进而设计H_∞控制器.最后利用极点配置对闭环系统的收敛速度进行定性配置.该控制器的设计考虑了系统参数摄动及外界干扰的不确定性,使控制器具有较强的鲁棒性;设计时从系统的状态平均化模型出发,物理意义清晰,设计思路合理,针对一般H_∞控制器设计需求解Riccati方程的不足,对矩阵进行归一化然后利用LMI工具箱简化控制器求解,易于在工程中实现.仿真与实验结果验证了控制器设计方法的正确性和有效性.     

基于H_∞控制的无轴承永磁同步电机悬浮性能研究

本文为一台无轴承永磁同步电机设计了基于LMI算法的H_∞控制器,并对电机在有外界扰动、参数摄动、转子质量不同和转子初始位置不同等情况下的悬浮性能进行了仿真研究,结果表明基于LMI算法的H_∞控制器起浮性能大大优于PID控制器,且能保证电机具有良好的悬浮性能、较强的鲁棒性和令人满意的抗干扰能力。     

离散非线性大系统的非脆弱H_∞保性能控制

针对一类用T-S模糊模型描述的不确定离散非线性大系统,研究了其鲁棒非脆弱H_∞保性能模糊控制问题.基于Lyapunov稳定理论,得到一种通过状态反馈实现的非脆弱H_∞保性能模糊控制器.该模糊控制器能保证闭环系统稳定和一定的二次型性能指标上界,同时具有H_∞下的干扰抑制作用.数值例子仿真表明了该设计方法的有效性.     

具有区域极点配置的水轮机调速系统的H2/H∞混合控制

对水轮机调速系统采用具有区域极点配置的H_2/H_∞混合控制进行研究,以实例说明应用线性矩阵不等式(LMI)进行设计的方法。仿真及分析表明,所设计的控制器不仅具有良好的动态品质,并且能抑制振荡,提高电力系统的暂态稳定性。     

一种基于J-无损分解的性能加权函数优化设计

为了提高伺服系统性能,提出一种基于J-无损分解的性能加权函数优化设计方法.首先,依据闭环系统H_∞范数达到1的设计准则,给出了伺服系统性能加权函数优化设计算法的迭代步骤;其次,利用Bode积分关系以及H_∞最优控制结果全通特性分析了算法的收敛性;最后,基于J-无损分解推导出性能加权函数优化设计的计算公式.所提出的优化设计算法易于迭代计算,能够在较少的迭代步骤内使得闭环系统H_∞范数达到1.仿真实例验证了算法的有效性.     

含有时滞和时滞微分不确定系统的H∞滤波

研究含有状态时滞和状态时滞微分的参数不确定性系统的H∞滤波问题,其不确定性为多框架目标类型.对所有允许的参数不确定性系统,设计一个线性滤波器,使得由不确定性系统和滤波器构成的误差系统为渐进稳定的,同时使误差系统输入输出的传递函数的H∞范数满足性能指标要求.基于线性矩阵不等式技术,给出滤波器存在的充分条件及参数计算.以一个数值例子说明该方法的有效性和可行性.     

内模控制反馈滤波器的H∞优化设计

给出了一种基于H∞优化理论的内模控制反馈滤波器参数定量设计方法,将系统鲁棒性改善问题转化为灵敏函数的整形过程.通过考虑离散时间H∞范数的定义,利用图解频率响应曲线的方法来求解H∞优化问题,避免了复杂的H∞优化求解过程.滤波器参数的求解在MATLAB环境下,通过仿真获得.研究与仿真结果表明了该方法的可行性.     

并联型有源滤波器H∞控制设计

在并联型有源滤波器的控制过程中,前馈控制能够快速跟踪负荷波动,但需要精确的模型和参数。为了消除前馈控制指令与理想控制指令之间误差对补偿效果的不利影响,首先建立了并联型有源滤波器的数学模型。在此基础上,将误差看作是对控制系统的外部干扰,然后基于H∞控制理论,设计了并联型有源滤波器的鲁棒控制器。对于给定的干扰抑制比,通过求解Riccati方程即可得到相应的反馈参数;在Riccati方程有正定解的前提下,干扰抑制比越小,闭环系统的干扰抑制能力越强。该控制器补偿效果良好,同时还可保证闭环系统的稳定性。仿真分析表明,在所提控制器的作用下,无论是在稳定负荷还是在负荷突变的条件下,有源滤波器都有较好的补偿效果。     

时滞不确定奇异系统的鲁棒H∞控制

针对带时滞的奇异系统，研究基于状态反馈的鲁棒H∞问题，系统的状态矩阵、状态滞后矩阵和输入矩阵均含有范数有界不确定项。采用Lyapunov泛函方法，给出了带时滞的不确定奇异系统鲁棒渐近稳定且具有H∞范数界γ充分条件；利用含等式约束的线性矩阵不等式（LMI）方法，给出了此类系统控制存在状态反馈的充分条件，该条件等价于严格线性矩阵不等式可解性问题，利用严格LMI的可行解，得到控制器矩阵的参数化表示。该鲁棒控制器的渐进稳定性条件宽松，克服了时滞奇异系统稳定性问题条件中的等式约束，控制器求解算法可行、高效，并通过一个数值实例说明了该方法的有效性。     

电动公交车匀速下长坡再生制动控制策略优化

针对电动公交车下长坡再生制动过程中被控对象存在汽车质量、汽车旋转质量换算系数不确定性以及电机参数摄动的问题,构建了电动公交车再生制动系统模型。基于线性矩阵不等式(LMI)设计了H_∞鲁棒最优控制器,并在MATLAB/Simulink中进行了仿真。结果表明:采用H_∞鲁棒最优控制比传统的车速-电流双闭环PI控制具有更好的鲁棒稳定性,且回馈的能量提高了2%～3%。     

基于指令滤波的电液伺服系统自适应反步控制

针对电液伺服位置系统存在参数不确定性、外部扰动和输入饱和的问题,提出一种基于指令滤波的自适应反步控制方法。该方法通过引入辅助系统,解决了输入饱和的问题;在自适应反步控制器设计过程中,利用指令滤波器避免了传统反步控制的计算膨胀问题;采用模糊自适应方法来处理系统中的未知非线性部分。理论分析结果表明,所设计的控制器能够保证闭环系统有界稳定,跟踪误差满足H_∞性能。最后对某650 mm轧机电液伺服位置系统进行仿真研究,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

并联型有源电力滤波器的H_∞控制及仿真研究

有源电力滤波器系统中含有未知的不确定性问题,在其运行中负载发生变化,影响系统稳定性,致使原有控制效率降低。为提高系统抗干扰能力,增强系统鲁棒性,笔者针对包含不确定干扰的系统数学模型,基于H_∞控制理论,采用线性矩阵不等式的鲁棒控制器设计方法,设计了单相并联有源电力滤波器H∞输出反馈控制器。该控制器可在2～3个周波内将电网28.93%的畸变率补偿在3%以内,并且在负载电流发生变化时,仍可实现快速的动态补偿和高精度的稳态补偿。通过仿真实验,证明了该控制器不仅可以保证闭环系统稳定,同时还具有良好的动态补偿效果和较强的鲁棒性。     

高压巡检机器人H_∞鲁棒控制器设计

针对巡检机器人易受恶劣作业环境及各种扰动影响难以控制的问题,基于机器人的动力学方程,通过设计合理的控制力矩,推导出机器人在有扰动情况下系统误差的状态空间模型,基于此模型利用线性矩阵不等式(LMI)和H_∞理论对机器人进行了鲁棒控制分析,设计了机器人鲁棒H_∞控制器,给出了H_∞控制器存在的条件和求取方法,求出了机器人的状态反馈控制器,最后在Matlab/Simulink环境下对机器人的机械臂进行了轨迹跟踪仿真,结果表明本文所设计的鲁棒控制器能够满足巡检机器人机械臂响应快速、跟踪准确、系统稳定、抗扰动效果好的设计要求。     

估计误差方差约束混合H2/H∞滤波

考虑带有稳态误差方差约束的线性系统的混合H2／H∞滤波问题．通过解一个线性矩阵不等式(LMI)，直接获得滤波器，并且这个滤波器满足下面性能指标：滤波过程是渐近稳定的；在每个状态的稳态估计误差方差不超过规定的上界的同时，最小化系统的H∞范数指标。实例说明了这种设计方法的有效性。     

基于燃料—汽压系统H_∞控制器的设计

针对燃料—汽压模型采用H_∞控制理论设计了一种鲁棒控制器。根据超临界机组对象特性试验建立燃料—汽压模型,将H_∞控制器的设计归结为H_∞混合灵敏度问题,合理地选择了加权函数,得到了H_∞控制器,从奇异值的角度深入分析了H_∞控制器的控制效果,并把H_∞控制器与传统PID控制器进行比较,仿真结果表明,运用H_∞控制理论设计的燃料—汽压控制器有更好的给定值跟随性和鲁棒性。     

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...     

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。     

不确定分布式时滞系统的鲁棒H∞状态反馈控制

针对一类不确定分布式时滞系统的鲁棒H∞控制问题，采用线性矩阵不等式的方法通过选择适当的lyapunov函数，得到了自治系统的鲁棒渐进稳定的充分条件。推导出了闭环系统鲁棒渐近稳定的充分条件，并设计了无记忆性H∞状态反馈控制器，使得对于所有允许的不确定性，闭环系统鲁棒渐近稳定且具有给定的H∞性能指标。给出了控制器存在时滞相关的充分条件，且控制器参数能够通过求解线性矩阵不等式得到，对于一个高阶的数值仿真系统，通过对线性矩阵不等式的求解可以得到最优H∞性能指标，及相应不等式的解。仿真证明了该设计方案的有效性。     

分散励磁式船舶电力系统鲁棒控制器研究

给出了分散励磁式船舶电力系统柴油机发电机组的数学模型,明确了模型中各种干扰项的物理意义。将发电机组数学模型线性化后,增广为广义受控系统,应用H∞控制理论,设计了发电机的分散励磁鲁棒控制器,并应用线性矩阵不等式(LMI)方法,将H∞控制器的设计转化为一个线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题,对H∞控制器求解和优化。仿真结果表明,当电力系统受到干扰后,H∞鲁棒励磁控制器比传统的电力系统稳定(PSS)励磁控制器具有更强的抗干扰能力,并使电力系统在较短时间内恢复稳定。     

不确定中立时滞系统的鲁棒H∞控制

研究了一类具有范数有界不确定性中立时滞系统的鲁棒H∞控制问题。利用线性矩阵不等式(LMI)方法，给出了在状态反馈作用下，不确定中立时滞系统鲁棒可镇定且具H∞范数界的充分条件。并且基于此条件给出了无记忆状态反馈鲁棒H∞控制器设计方法。鲁棒H∞控制器保证闭环系统鲁棒稳定且满足给定的H∞范数约束条件，并可通过求解相应的线性矩阵不等式(LMI)得到。最后，数值算例说明了方法的可行性。