非线性系统的线性化

由于非线性系统线性化时采用泰勒展开式可能会得出错误的结果,指出了系统的线性化应该是在方程式推导过程中同时进行.对磁悬浮系统,在拉格朗日方程建立过程中求取相应的偏导数从而得出系统的线性化方程.给出了用Simulink的非线性系统仿真方法,并用非线性系统在小偏差下的仿真结果与线性化系统的结果进行对比.结果表明,这样的求取过程物理概念清楚、简单,有助于正确列写系统的方程式.     

非线性H_∞控制的SOS设计

提出了一种新的非线性H∞控制的设计方法。虽然平方和(简称SOS)方法可用来求解不易用解析法求解的非线性问题,但还是不能直接来求解HJI不等式或非线性的有界实不等式。详细分析了SOS法在求解中的这些局限性。给出了求解非线性H∞控制的一种迭代设计的方法。每一次迭代分为两步。第一步是先用SOS法设计系统的非线性状态反馈,其增益阵是可调整的。第二步是求系统L2增益,用图解解析法求解计算中的优化问题。还给出了一个卫星大姿态机动的非线性H∞控制设计作为应用本方法的实例。     

基于系数图法的多输入多输出系统控制器设计方法

多输入多输出系统的交互作用会限制适用于单输入单输出系统的多种先进设计方法的使用,且多数关于多输入多输出系统控制研究只重视消除交互作用的影响,忽略系统控制问题,这样不但弱化系统的鲁棒性,且设计过程复杂,解耦后系统阶次也较高.鉴于此,提出一种基于系数图法的多入多出系统的控制器设计方法,将多输入多输出系统解耦问题转化为参数优化问题.首先,给出目标函数和两个线性约束条件,通过在频域基于粒子群算法优化目标函数,从而设计补偿器实现解耦;其次,基于系数图法确定控制器结构及参数整定,兼顾系统的稳定性和鲁棒性;最后,通过仿真实验验证所提出方法的有效性.     

齿隙系统的建模与自振荡分析

针对齿隙系统都有自振荡倾向的问题,给出了自振荡的条件。分析并说明了当齿隙处于系统中不同的位置上时要用不同的非线性特性来描述。当有力矩传递时齿隙的模型应该是用死区特性来描述,死区特性夹在两个动态环节之间形成了所谓的三明治系统。如果齿隙位于系统的输出端,则齿隙就具有滞环特性。无论是死区特性或滞环特性的场合,系统都有可能出现自振荡。分析指出这种三明治系统是由多重反馈回路所构成的,因而存在着固有的稳定性问题。采用描述函数法分析了这种三明治系统产生自振荡的条件,结论是齿隙的这种三明治系统与带滞环特性的系统一样,也是很容易起振的,并给出了改善起振条件的可能措施。     

磁悬浮系统的H_∞状态反馈设计

理论上H∞状态反馈设计只要求解一个Riccati方程,但常会得出一种无意义的结果.提出H∞状态反馈设计还应该加一个鲁棒性约束,即灵敏度函数的峰值.增加了鲁棒约束下的设计是最佳的设计,才能得到最佳的扰动抑制性能.还指出H∞状态反馈设计中的性能指标γ和权系数都是有量纲的,并详细说明了性能指标和权系数的确定方法.以磁悬浮系统为例,对H∞状态反馈设计中的权系数进行了详细的讨论.所提出的设计思想对一般的状态反馈设计也是有益的.     

三明治结构挠性传动系统的PID–P复合控制

针对三明治系统的弱阻尼挠性模态引起的机械谐振问题及齿隙非线性因素的影响给出了一种PID–P复合 控制方法. 系统中齿轮力矩反馈至齿轮前端经死区非线性后引起振荡加剧. 为此本文提出将系统结构中的反馈齿 轮力矩当作扰动信号来处理, 设计了基于对象输入输出的内环反馈扰动观测器. 文中给出的控制器未知参数配置 的系数表法简单易懂, 且物理意义清晰. 仿真结果表明, 文中提出的外环PID–P控制和内环反馈型扰动补偿的复合 控制策略可以很好的抑制由齿轮间隙引起的振荡, 而且可以获得较好的扭矩传递性能. 更重要的是相对于先进的控 制设计理论来说, 控制器易于实现.     

过氧化氢异丁烷的研制

利用叔丁醇为原料，在硫酸氢化下生成过氧化氢异丁烷产物。其最佳操作条件是：在液相条件下进行反应，反应温度为１４—１８℃，反应时间为９０分钟，静止分层时间为１５小时。所用氧化剂的浓度为７０％，引发剂的浓度为３０％，而原料叔丁醇的浓度为８５％。     

挠性系统的控制设计和H1回路成形法

挠性系统的控制设计与具体的挠性特性是相关的,从控制角度将挠性系统划分为轴系传动机构、桁架结构和卫星太阳能帆板的薄板型结构3类.其中薄板型结构挠性系统的挠性特点明显,文中指出H∞回路成形法能有效解决薄板型结构挠性系统设计上的难点,即在幅频特性急剧下降的频段内保证系统的稳定性.一般H∞控制理论中,H∞范数是系统的性能指标.但H∞回路成形法中的H∞范数表示的则是闭环系统的稳定裕度.通过挠性系统的算例说明,H∞回路成形法并不是给定摄动范围下的设计问题,因此在鲁棒性设计这一概念上也不同于常规的H∞控制设计,有其自己的含义.     

挠性系统基于相位控制的H∞鲁棒设计

提出一种加权的H_∞优化设计方法来设计挠性系统的鲁棒控制器,以解决采用H_∞回路成形法设计时控制器不稳定且鲁棒性差的问题.利用挠性模态所对应闭环极点的配置来实现相位控制思想,同时允许高频部分的闭环极点与期望极点有一定差别,弱化严格正实的约束.将相位控制与H_∞优化求解相结合,通过所求得的控制器实现期望的闭环极点.所提出的设计方法灵活且设计过程物理意义明确.最后通过两个仿真算例验证所提出方法的可行性.