具有控制器增益变化的离散系统时滞记忆鲁棒可靠控制

研究具有控制器增益变化的不确定时滞系统的鲁棒可靠控制.针对同时具有状态时滞和输入时滞的不确定离散系统,通过引入有增益变化的状态反馈控制器,给出了含有记忆和无记忆状态反馈鲁棒可靠控制器的存在条件.在H∞性能指标约束下,又给出了有外界扰动输入时含有记忆和无记忆状态反馈鲁棒H∞可靠控制器的设计方法.仿真结果表明了该方法的可行性.     

Lurie型时滞系统的稳定性与镇定

研究了Lurie时滞系统的绝对稳定性问题，导出了用一个线形矩阵不等式系统的可行性表示的时滞依赖绝对稳定性判据，进而通过求解线性矩阵不等式，给出使得闭环系统绝对稳定的无记忆状态反馈控制器设计方法，最后用仿真例子验证了文中所提出的结果。     

一种改进的时滞不确定性系统鲁棒容错控制算法

研究了一类具有时滞不确定性系统的鲁棒容错控制问题,针对既有传感器失效,又有执行器失效的故障情形,通过引入一种无记忆的状态反馈控制器,基于Lyapunov稳定定理和运用线性矩阵不等式(LMI)的方法,给出了在传感器失效和执行器失效故障下具有鲁棒完整性的充分条件,并进行了证明。最后利用Matlab中的LMI工具箱进行了算例仿真,证实了这种设计方法的有效性和可行性,减少了当出现故障时需要先判断哪类故障的任务,为容错控制提供了便利。     

不确定时滞系统的鲁棒H∞控制

针对具有状态滞后且模型中具有时变参数不确定性和外部扰动不确定性的一类线性系统,本文研究了其鲁棒H∞控制问题.利用线性矩阵不等式LMI(Linear Matrix Inequality)处理方法,提出了无记忆状态反馈鲁棒H∞控制器的存在条件.本文所设计的状态反馈控制器能够使时滞系统不仅对时变参数不确定性具有鲁棒性,而且对外部扰动满足预定的衰减性能指标.     

一类Neutral时滞系统的鲁棒故障检测方法

针对一类具有不确定输入的 Neutral时滞系统 ,应用 H∞ 控制理论和 L yapunov原理得到了系统的带记忆状态观测器的鲁棒故障检测方法。证明并给出了观测器对不确定性具有 L2 范数界的渐近稳定条件和增益阵设计的线性矩阵不等式(L MI)方法 ,同时使残差体现了对故障信号响应的灵敏度。仿真算例表明了该方法进行鲁棒故障检测的有效性。     

基于输入时延的线性连续时不变系统量化分析与控制

针对网络控制系统中同时存在的网络诱导时延和量化误差问题,对系统的建模、稳定性分析、控制器设计等3个方面进行了研究。基于数量化反馈控制器和零阶保持器的工作机制,利用了扇形界方法,将系统建模为带有输入时延的时滞系统。其中,在网络控制系统的传感器到控制器通道(S-C)和控制器到执行器通道(C-A)分别加入了对数量化器,用来量化系统的状态信号和控制输入信号。运用Lyapunov理论提出了一种Lyapunov-Krasovskii泛函方法,并得到了相应的稳定性判据,该判据是以两个线性矩阵不等式(LMIs)来表示的。基于该稳定性判据,设计了量化状态反馈控制器使得闭环系统渐近稳定。研究结果表明:两个量化器的量化密度直接影响系统的控制性能。     

基于速度-加速度时滞反馈的振动主动控制

在振动主动控制中,基于加速度测量信号,并考虑滤波器群时延引入的时滞,研究了一种时滞控制器设计方法。采用等维方法和状态导数反馈思想,提出一种速度-加速度时滞反馈控制器的设计方法。该控制器不含位移信号,可省去两次数值积分和去直流分量、趋势项这两个过程,并可避免由两次数值积分带来的累积误差。以粘帖有压电陶瓷和加速度传感器的智能梁为控制对象,采用该控制器控制其自由振动,并与速度-加速度反馈控制效果进行比较。仿真结果表明,当采用速度-加速度反馈直接控制时滞系统时,若时滞超出其稳定区间,该方法失效,而速度-加速度时滞反馈控制方法则具有良好的控制效果。     

基于磁流变减振器的半主动悬架时滞变结构控制

针对控制输入通道中存在的时滞对磁流变半主动悬架系统控制品质的影响,建立含时滞的1/4汽车磁流变半主动悬架模型。从磁流变半主动悬架系统的时滞微分方程出发,根据滑模变结构控制理论设计出磁流变半主动悬架系统时滞依赖滑模控制器。通过理论推导,利用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)处理方法把系统时滞稳定的条件转化为LMI可行性分析,保证系统稳定的最大临界时滞求取转化成LMI中的广义特征值最小化问题。Matlab/Simulink仿真及道路模拟振动台上实车试验结果表明,在系统临界时滞范围内,时滞依赖滑模控制器能从根本上保证系统的稳定性,削弱时滞对系统控制效果的影响,有效地改善汽车的乘坐舒适性。     

基于微粒群优化算法的单元机组H∞控制

针对单元机组提出了一种基于微粒群优化算法的状态反馈H∞控制方案.首先将非线性系统转化为线性时变系统,再把状态反馈H∞控制问题转化为求Riccati方程的解.H∞控制器的控制效果取决于正定矩阵P的选取.为了保证解的存在性,扩大可行解的范围,提高控制效果,将差分进化算法引进到微粒群算法中得到了改进的微粒群优化(PSO)算法,并采用改进的PSO算法求Riccati方程的解,从而实现对控制器参数的实时优化.理论分析和实验结果均表明该设计方案能够得到使系统渐近稳定的状态反馈控制器.由实验结果可以看出该设计方案提高了控制器参数的优化精度,达到了镇定系统和抑制干扰的双重目的,该系统能够在大范围运行工况下稳定运行.     

时滞对振动主动控制系统控制效果的影响分析

为解决振动主动控制技术在实际工程应用中反馈环节的时滞会导致受控系统失稳的问题,以获得最优的控制效果,提出了采用逐步输入荷载项的方法,对精细积分方法进行修正,用以求解含双时滞受控系统的动力学方程。通过数值仿真,计算不同时滞情况下的系统响应,在得到不同反馈增益下含双时滞的动力系统响应峰值分布基础上,分析了时滞变化和反馈增益不同的取值对系统响应的影响。研究结果表明,时滞对受控系统控制效果的影响程度随反馈增益的增大而增大,当时滞量和反馈控制增益匹配调节适当时,可以使系统保持稳定状态,该结果可为考虑时滞影响的结构振动主动控制算法的合理设计提供依据。
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基于时滞稳定的车辆主动悬架控制研究

在建立含时滞的车辆1/4主动悬架动力学微分方程模型的基础上,通过PID控制策略及含时滞的线性常微分方程理论推导出了模型的稳定条件,采用了Routh-Hurwitz稳定判据的方法分析了模型的稳定性条件,计算出了系统的临界失稳时滞时间。通过Matlab/Simulink实例仿真,结果表明当取临界时滞时间0.153 s时,与无时滞PID控制相比,簧载质量垂向加速度幅值范围及均方根值增加了1.2倍左右,系统处于临界稳定。当时滞时间τ=0.18 s时,簧载质量垂向加速度幅值范围及均方根值急剧增加了2.5倍左右,系统出现不稳定的混乱振动状态。计算分析与仿真结果证明了Routh-Hurwitz稳定判据能为主动悬架设计及时滞失稳机理奠定理论基础。     

时滞阻尼液固混合介质隔振系统的动力学研究

针对单一线性阻尼被动隔振无法兼顾共振区与隔振有效区的隔振性能问题,提出了时滞立方非线性主动阻尼控制策略。以具备分段线性刚度液固混合介质受控隔振系统为研究对象,运用多尺度摄动法对受控系统进行主共振分析,建立了等效刚度和等效阻尼的概念,并考察时滞对受控系统幅频特性与传递率特性的影响。研究结果表明:由于主动时滞的引入,立方非线性速度反馈增益既可调控阻尼,还可以调整隔振系统的等效刚度;与单一线性阻尼相比,立方速度反馈在不改变隔振有效区隔振效果的同时,显著降低了共振区的传递率;对于因鞍结分岔在主共振造成的幅值跳跃,通过选择合适的反馈时滞可以有效抑制跳跃的出现;通过稳定性分析发现,受控系统并非是全时滞稳定,因此最后给出控制器中反馈增益和时滞的参数区间设计方法。     

线性时滞系统区域极点配置的数值方法

介绍了一种应用于线性时滞系统的区域极点配置的数值方法,它实质上是应用于线性定常无时滞系统的传统极点配置方法的推广应用.由于时滞系统的特征方程是超越方程,故有无穷多个特征值.该方法的目标是通过进行数值方法的不断迭代,来不断整合反馈增益阵,最终把最右端的一批极点配置到指定的区域中去.通过引入对带有输入迟延和状态迟延的线性系统进行配置的实例来对这一方法进行说明.实践证明,该配置方法能取得较好的配置效果.     

基于线性矩阵不等式空间遥操作系统的鲁棒H_∞控制

针对具有力反馈空间遥操作系统的时变大时延和环境模型参数不确定问题,提出一种基于线性矩阵不等式(Linearmatrix inequality,LMI)的鲁棒H∞控制方法。对于回路时延是未知时变的遥操作系统,该方法只需要已知时延的上下界,可以解决环境模型参数不确定问题,并获得良好的位置和力跟踪性能。将主从端的动力学模型转化成相应的状态空间方程,并将其离散化、合并为一个离散状态空间方程;然后根据该系统方程,基于LMI方法设计状态反馈控制器,通过定义Lyapunov函数分析闭环系统的稳定性,并且分别给出在环境模型参数确定和不确定情况下,使得闭环系统渐近稳定且满足给定位置跟踪性能的充分条件;仿真试验结果表明所提出的方法可使得遥操作系统渐进稳定且具有好的位置和力跟踪性能。     

三自由度直升机逻辑控制器的研究与设计

针对三自由度直升机模型系统的位置跟踪问题,考虑到该模型系统是一个典型的高阶、不稳定、多变量、非线性系统,为了获得令人满意的控制效果,通常采用复杂的控制方法如线性二次型调节器(LQR)控制,该方法对模型的精确性要求较高,所建立系统模型的精度高低直接影响控制效果的好坏.为获得该模型系统较满意的控制方案,从实际应用的角度出发,采用逻辑控制方法设计出了逻辑控制器,它可直接根据当前偏差和偏差变化量计算出与此相适应的控制量,不需要对系统进行建模,具有较强的抗干扰性能；针对时滞问题,通过引入微分反馈,抑制了由时滞引起的超调；最后进行了半实物仿真实验.研究结果表明:该方法调节时间更短,几乎零超调,控制效果明显优于LQR控制.     

存在测量数据丢失的主动悬架系统鲁棒控制

测量数据丢失现象使得主动悬架系统的控制精度降低,影响车辆乘坐舒适性和操纵稳定性。考虑传感器和网络通信导致的数据丢失问题,建立1/4车体主动悬架系统动力学模型,并将其转换成状态空间方程。通过伯努利序列分布描述数据丢失率,构建带有动态观测器的状态反馈闭环主动悬架系统,根据悬架系统的均方指数稳定性要求,推导含观测器与反馈控制器的线性矩阵不等式稳定性条件。对控制输入系数矩阵进行奇异值分解,求解满足最小稳定性能指标的线性矩阵不等式,获得主动悬架系统的观测器与鲁棒控制器。最后,采用MATLAB软件开展仿真研究,结果表明,所设计的控制算法可以降低数据丢失对系统簧载质量的振动幅值;当δ在[0,10%]和β在（0,20%]范围内时,控制器对悬架系统控制效果较为明显;随机激励作用下,主动悬架系统表现出较好的鲁棒性。本研究可以改善主动悬架系统的控制精度,为高性能、高可靠性悬架系统的研发提供一定参考。     

龙门移动式数控机床横梁磁悬浮控制系统研究

针对龙门移动式数控机床中的移动横梁,提出了采用磁悬浮技术,实现无摩擦驱动的新型控制方案。首先,建立了横梁磁悬浮系统的数学模型,利用反馈线性化方法,将非线性模型转化为线性模型,再采用PI状态反馈设计的方法,设计一个悬浮控制器。该反馈线性化是一种全局线性化的方法,优于传统的局部近似线性化的方法。仿真结果表明,该悬浮控制器可以保证全局稳定,使系统具有良好的鲁棒性。     

MATLAB LMI工具在鲁棒稳定性分析中的应用

针对一类普遍存在的不确定时滞系统，基于线性矩阵不等式(LMI)的描述进行系统的稳定性分析，得到了用一个线性矩阵不等式系统的可行性表示的鲁棒稳定性滞后依赖型条件。介绍了如何利用MATLAB软件中的LMI工具箱进行分析与设计，据此计算出最大的允许时滞界。针对此类系统的鲁棒稳定性分析给出了数值算例。     

饱和离散时间系统非保守输出反馈控制器设计

针对输入饱和离散系统由于采用输出反馈而导致的控制器设计存在很强保守性的问题,将凸多面体分析的方法应用于系统吸引域描述中,给出了基于状态的系统可控域的顶点描述和面描述形式,建立了系统输出反馈与基于状态的系统可控域之间的关系;为解决由于不稳定系统输出反馈第一步控制不施加任何控制作用而造成的系统状态可控域大大减小的保守性问题,提出了基于状态观测器的输出反馈非保守控制器设计方法;针对二阶不稳定系统,根据系统输出矩阵及输出初始值的不同情况,给出了输出反馈控制器第一步控制作用的具体形式,并证明了在该控制器作用下,系统的可控域达到最大,从而最大程度减小了控制器的保守性。最后通过Matlab进行了数值仿真实例研究。研究结果验证了所设计控制器的有效性。     

有时滞线性控制系统的稳定性判据

本文利用频率响应的结果来概述有时滞线性控制系统的乃魁斯特稳定性判据。研究了当其在正向回路、反馈回路或者两者之中都存在时滞时开环放大倍数和时滞的变化。现用一个简单的控制系统的稳定情况去说明这一方法。