机器人非线性连续变增益H_∞控制器设计

本文针对 n关节的刚性机器人 ,提出了一种设计连续变增益控制器的新方法 .这种方法结合了变增益和 H∞ 理论 ,通过在平衡点附近线性化系统 ,利用具有极点配置的状态反馈 H∞ 技术 ,对应每个运动区域 ,设计满足H∞ 性能和动态特性的状态反馈增益 ,这些增益通过泰勒级数展开拟合成与运动点有关的连续函数 .随着系统状态的变化 ,拟合成的增益函数可使控制器获得连续的增益 ,使得所设计的控制器同样适合系统状态变化较快的对象 ,而且系统随状态的变化始终具有很高的动态性能 ,克服了传统变增益控制器中存在的不足 .仿真结果验证了此控制器的有效性 .     

基于泰勒级数拟合的机器人模糊连续变增益H∞控制

针对n关节刚性机器人，提出一种新的保证在整个运动范围内始终具有良好动态性能的模糊连续变增益控制器的设计方法。首先结合变增益H∝理论和LMI方法，运用泰勒级数拟合设计连续变增益H∞控制器，使其适合系统状态变化快的对象；然后引入模糊控制，使控制器在误差较大时具有快速特性，误差较小时具有良好阻尼特性，从而使系统随状态变化始终具有很高的动态性能。仿真和实验结果验证了此控制器的有效性。     

机器人多胞变增益输出反馈H∞控制

针对n类关节的刚性机器人，提出一种设计包含极点配置的多胞变增益输出反馈H∞控制器的新方法．利用平衡族附近的线性化，机器人系统可化为一关于平衡族的连续线性变参数系统，通过引入滤波器得到易于设计变增益控制器的增广对象，并将其凸分解为多胞表示，基于二次D-稳定和二次H∞性能概念，利用多胞特性将整个控制器设计转化为对胞体顶点控制器的设计，然后利用LMI方法，对多胞的各顶点分别设计满足H∞性能和动态特性的输出反馈控制器，最后综合顶点控制器得到具有同样多胞结构的全局连续变增益控制器．实验结果验证了此控制器的有效性和先进性。     

利用状态反馈增益变化设计广义系统H∞可靠控制器

通过对状态反馈两种增益变化形式的分析,研究广义系统H∞可靠控制器的设计问题.给出基于状态反馈增益变化的广义系统H∞可靠控制器的定义,得到了执行器故障模型.用线性矩阵不等式(LMI)方法,研究两种状态反馈增益变化的广义系统H∞控制器存在的充分条件和设计方法.进而,针对执行器的不同故障情形,用LMI方法给出广义系统存在基于状态反馈增益变化的H∞可靠控制器的充分条件.最后,给出了优化广义系统H∞可靠控制器的设计算法.     

一类非线性不确定时滞系统的混杂状态反馈H∞鲁棒控制

利用混杂状态反馈控制策略研究一类非线性不确定时滞系统的H∞鲁棒控制问题.假定在给定的控制器集合中有有限个备选的状态反馈控制器,并且每个单一的连续控制器都不能使系统具有鲁棒H∞性能.当控制器的增益矩阵已知时,基于单Lyapunov函数技术和凸组合条件给出控制器切换方案以确保非线性不确定时滞系统具有鲁棒H∞性能.当控制器的增益矩阵未知时,使用多Lyapunov函数技术得到了问题可解的另一个充分条件,同时还给出了混杂状态反馈H∞控制器的设计.     

具有分离变量的不确定非线性时滞系统的鲁棒非脆弱H∞控制

针对一类具有分离变量的不确定非线性系统,讨论其鲁棒非脆弱H∞控制问题.假定所要设计的控制器存在状态反馈增益变化,设计方法是以线性矩阵不等式组的形式给出的.文中设计一个具有状态增益变化和时滞状态增益变化的非线性反馈控制器,并且保证闭环系统是鲁棒稳定的同时具有H∞扰动衰减度.仿真结果证明了结论的有效性.     

基于LMI方法的机器人LPV鲁棒H_∞控制器设计

对平面两关节直接驱动机器人 ,提出一种同时将闭环极点配置到满足动态响应区域内的变增益 L PV鲁棒 H∞ 控制器设计新方法。利用 L PV的凸分解方法 ,将机器人模型化为具有凸多面体结构的L PV模型 ,然后利用 L MI技术对凸多面体各顶点分别设计满足 H∞ 性能和闭环极点配置的反馈增益 ,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的 L PV控制器。仿真结果验证了该控制器可使机器人随关节位置变化始终具有良好的控制性能。     

基于LM I方法的机器人L PV 鲁棒H ∞控制器设计

对平面两关节直接驱动机器人,提出一种同时将闭环极点配置到满足动态响应区域内的变增益LPV鲁棒H∞控制器设计新方法,利用LPV的凸分解方法,将机器人模型化为具有凸多面体结构的LPV模型,然后利用LMI技术对凸多面体各顶点分别设计满足H∞性能和闭环极点配置的反馈增益,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的LPV控制器,仿真结果验证了该控制器可使机器人随关节位置变化始终具有良好的控制性能。     

基于保H∞性能插值的变增益输出反馈控制

针对线性变参数系统,基于保H∞性能插值设计一种无需变参数变化率反馈的变增益 输出反馈控制器.在将控制器设计转化为关于参数矩阵的LMI问题后,基于"H∞性能覆盖"的 概念给出了划分变参数集的充分条件,并将变参数集划分为若干充分小的子集,对各子集寻找 满足要求的常数矩阵并利用插值来得到所要求的连续参数矩阵.此控制器消除了变参数变化率 反馈并通过对变参数变化率上界的限制降低了控制器设计的保守性.实验结果验证了其有效性.     

基于特征结构配置和H∞滤波器的H∞鲁棒控制器设计

提出一种基于特征结构配置和H∞滤波器的H∞鲁棒控制器设计方法，首先根据系统时域动态性能要求，采用特征结构配置方法设计出合适的状态反馈增益，然后设计H∞滤波器并进行状态估计；最后加入适当的权函数构成广义对象，并将其构造成反馈形式联接的标准的H∞鲁棒控制器设计问题，该方法不仅可实现系统时域动态响应特性，而且能保证系统的频域性能指标及鲁棒稳定性，通过对悬臂梁振动控制的数值仿真，进一步验证了该方法的有效性。     

基于观测器的H∞鲁棒次优性能回复设计

提出了一种基于状态观测器的H∞鲁棒次优性能回复设计方案.对于具有不确定性的 被控对象,当存在满足给定的H∞鲁棒次优性能准则的状态反馈阵,且状态不可测量时,引入 适当的状态观测器可使闭环系统的H∞鲁棒次优性能任意接近状态反馈系统.     

不确定时滞系统的鲁棒H∞控制

基于Lyapunov稳定性理论,研究一类同时具有状态非线性不确定和线性不确定时变时滞系统的鲁棒控制器的设计问题。在非线性不确定性满足增益有界条件下,得到该类时变时滞系统依赖于时变延迟导数的最大值的满足鲁棒H∞性能的一个充分条件。通过求解一个线性矩阵不等式-LMI,即可获得鲁棒H∞控制器。给出的两个具体算例说明该方法的有效性。     

冷轧机的轧辊偏心鲁棒重复控制

设计了用于冷轧机的轧辊偏心补偿的鲁棒重复控制器.首先根据对象的期望闭环特性及扰动信号频率,确定低通滤波器的截止频率,然后通过引入状态反馈来保证闭环系统的鲁棒稳定性,把重复控制器的设计问题转化为H∞状态反馈控制器的设计问题,给出了控制器参数整定算法,最后通过在控制系统中引入一个前向系数来进一步改善和提高系统的动态性能与稳态控制精度,给出了前向系数的整定方法.仿真结果表明,当系统对象参数存在摄动时,这种控制器仍然能够实现对轧辊偏心的高精度补偿.     

带非线性摄动的状态延迟系统的H∞鲁棒控制

研究了带非线性摄动的状态延迟系统的H∞鲁棒控制.该摄动用有界范数描述,它 不仅与非延迟状态有关,而且与延迟状态有关.用动态耗散理论,基于矩阵不等式,给出了系 统满足H∞鲁棒扰动衰减性能准则的充分条件;同时系统地推导出了独立于延迟的无记忆状 态反馈控制器、基于状态观测器的动态输出反馈控制器和依赖于延迟的状态反馈控制器的设 计算法.     

Output Feedback Sliding Mode Controller Design Via H∞ THEORY

For a linear system with mismatched disturbances, a sliding mode controller using only output feedback is developed in this paper. Through application of the H∞ control theory, the designed switching surface can achieve robust stabilization and guarantee a level of disturbance rejection during sliding mode. Although the system exhibits disturbances, a state estimator is used which, using only measured outputs, can asymptotically estimate the system states. The control law is designed with respect to the estimated signals. Finally, a numerical example is presented to demonstrate the proposed control scheme.     

不确定时滞模糊系统的鲁棒H∞网络控制

A robust H_∞networked control method for Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy systems with uncertainty and time delay is presented.A state feedback controller is designed via the networked control system (NCS) theory.Sufficient condition for robust stability with H_∞performance is obtained.Network-induced delay in network transmission and packet dropout are analyzed. Simulation result shows the validity of this control scheme.     

具有时变不确定性的线性时滞系统的鲁棒H∞控制

研究具有一般形式的不确定线性时滞系统的鲁棒H∞状态反馈控制器设计问题.基 于二次H∞性能概念,首先证明了若存在鲁棒H∞动态状态反馈控制器,则必存在鲁棒H∞静 态状态反馈控制器,然后利用线性矩阵不等式给出了鲁棒H∞静态状态反馈控制器存在的充 分条件和构造方法,最后给出一个算例验证本文方法的有效性.     

网络化非线性系统的非脆弱H∞控制

具有对数量化、网络诱导时延和数据包丢失的网络化Lipschitz非线性系统控制器,存在参数摄动问题。为此,设计一种加性非脆弱状态反馈H∞控制器。将数据量化和网络诱导时延对被控系统的影响,转化为系统的不确定参数,网络化控制系统建模为马尔可夫跳变系统。采用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出网络化Lipschitz非线性系统的加性非脆弱状态反馈H∞控制器存在的充分条件,该非脆弱H∞控制器可通过解线性矩阵不等式求出。仿真结果表明,当控制器存在参数摄动时,与传统控制器相比,非脆弱控制器不仅能使被控系统稳定,而且满足设定的H∞性能指标。     

T-S模糊有记忆非易碎系统H_∞控制器设计的LMI方法

针对T-S模型的有记忆非易碎模糊系统,基于Lyapunov稳定性理论,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,借助Schur补引理,讨论了该模糊系统的H∞状态反馈控制器的设计问题。在控制器增益为加法式摄动的有界条件下,得到了基于T-S模型的有记忆非易碎模糊系统,满足了H∞性能指标的一个充分条件,仿真结果表明了设计方法的有效性。