基于H∞控制的多变量系统仿真

研究了基于环路成形H∞控制的多变量系统控制器设计.为了能方便地在实际工程中实现复杂的控制,提出了采用多变量PID控制器逼近所得高阶控制器的方法,并给出了如何选择影响闭环系统性能的预补偿器方法.仿真结果表明,文中所得的多变量PID控制器具有较好的鲁棒稳定性和鲁棒性能.最后针对该设计方法,以Matlab6.2为平台开发了一套交互式的多变量系统控制器设计软件MCSLab.     

鲁棒预测控制系统的性能评估基准

控制性能评估基准(Benchmark)是实现控制系统性能评估的基础,将现有单变量控制系统的性能极限理论推广到多变量系统,针对模型预测控制(MPC)系统建立了其控制性能评估基准及输出反馈鲁棒MPC基准控制器。基准控制器实现了闭环系统跟踪性能与鲁棒稳定性能的折衷。在基准控制器作用下,闭环系统的控制性能独立于控制器参数。     

基哈密理论的发电机汽门鲁棒非线性控制器设计

提出了利用Hamiltonian能量函数理论设计非线性鲁棒控制器的方法,设计了发电机汽门的非线性鲁棒控制器,并且给出了估计干扰抑制增益的一个充分条件,所得控制器结构简单,易于工程实现。由于在控制器设计中未用到任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性。仿真结果证实了理论分析的正确性与控制规律的有效性。     

不确定关联时滞广义大系统的分散鲁棒镇定

为了研究一类不确定性关联时滞广义大系统的分散鲁棒镇定问题,根据广义系统理论,采用线性矩阵不等式方法,研究了不确定性关联时滞广义大系统的鲁棒稳定性和分散鲁棒镇定控制器设计,分别导出了不确定性关联时滞广义大系统的鲁棒稳定和分散鲁棒镇定的充分条件,且都是一组严格的线性矩阵不等式。当条件成立时给出了分散鲁棒反馈控制律的表示式,并用数值实例对所得结果加以仿真,结果表明所得方法是有效的。     

静止无功补偿器（SVC）的一种新型非线性鲁棒自适应控制设计方法

为提高提高多机电力系统的暂态稳定性,该文首先建立了静止无功补偿器(static var compensator,SVC)系统的一个含有时变参数不确定性的二阶非线性动态模型,然后在SVC 动态模型的基础上,利用自适应控制技术和鲁棒控制技术设计了SVC系统的控制器。为了验证所设计的控制器的有效性,以一个经典的三机九母线电力系统作为测试系统,对鲁棒自适应SVC控制器与PID SVC控制器和反馈线性化 SVC控制器分别进行了比较研究。仿真结果表明,与PID SVC控制器和反馈线性化 SVC控制器相比,所提出的鲁棒自适应SVC控制器具有良好的性能。     

基于概率鲁棒的PID控制器设计方法研究

针对具有实参数不确定性的热工过程，基于概率鲁棒方法，提出一种PID控制器设计方法。根据被控对象模型的参数摄动状态，计算闭环系统满足各条性能设计要求的概率，并对其进行综合作为优化算法的目标函数，利用遗传算法对PID控制器参数进行优化，用蒙特卡罗实验对控制系统进行鲁棒性检验。针对4种典型的热工过程进行了仿真试验，并与基于标称参数的设计方法以及传统的整定方法进行了比较。仿真结果表明，基于概率鲁棒的PID控制器设计方法对模型参数不确定性具有较好的鲁棒性，在被控对象存在一定的不确定性时，系统能以最大的概率满足设计要求，因此适用于具有参数不确定性的典型热力过程的控制。     

基于H_∞控制的无刷直流电机鲁棒控制器

针对无刷直流电机控制系统容易受负载扰动和参数变化等影响的特点,基于H∞控制方法设计了一种鲁棒控制器,解决了传统控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在的矛盾。仿真结果表明,该控制器系统对于外部扰动及参数摄动具有鲁棒稳定性和较强的鲁棒跟踪能力。     

IGCC电站中气化炉H∞非脆弱鲁棒解耦与控制研究

IGCC电站中的气化炉具有延迟等模型不确定性.控制器(包括执行器)的实现也不可能充分精确.给出了气化炉被控对象和控制器同时摄动时的非脆弱鲁棒性能设计概念,解决了常规设计不能保证系统具有非脆弱鲁棒性的问题.根据水蒸气量对煤气热值影响可以忽略的特点,并且利用鲁棒控制的干扰概念,提出了鲁棒解耦的观点,将MIMO系统非脆弱鲁棒性能设计简化为两个SISO系统的设计.提出了通过修改不确定性权函数和性能权函数可转化为用H∞混合灵敏度求解非脆弱鲁棒控制器的一种设计方法.研究了权函数的选择,求解了H∞非脆弱鲁棒PI控制器.仿真结果表明,本文提出的设计方法是有效的.     

永磁直线同步电机的混合鲁棒最优-H∞控制

为了解决永磁直线同步电机运行过程中对系统参数扰动及端部效应等不确定因素敏感的问题,提出了一种PMLSM的混合鲁棒最优-H∞控制方法。利用最优线性二次（LQ）控制器与Riccati方程结合讨论的思想把最优控制方法、鲁棒镇定方法等结合起来,形成混合鲁棒最优-H∞控制。利用鲁棒最优控制策略、-H∞控制策略设计了永磁直线同步电机的混合鲁棒最优-H∞控制器,该控制器对于较大的外部扰动、内部非线性扰动都能够很好的消除,且控制规律简洁,易于工程实践。数字仿真结果表明与传统PID控制方式比较,混合鲁棒最优-H∞控制器具有很强的鲁棒性和跟踪性。     

考虑广域信息时延影响的H∞阻尼控制器

广域控制策略可以有效提高广域分布互联电力系统的动态性能,但是广域控制信号传输时延会对控制器产生负面影响,并且日趋复杂的系统结构及接近稳定极限的运行条件对控制器的鲁棒性能提出了更高的要求。该文在考虑信号传输时延的情况下建立了电力系统状态空间模型,并应用H∞回路成形及规范互质分解技术对上述模型进行了鲁棒镇定控制器设计。得到的控制器不仅具有很强的鲁棒性能,同时可使闭环系统容忍更大的时延。以时域仿真结果说明了所得控制器的性能及方法的有效性。     

锅炉过热汽温系统H∞非脆弱鲁棒控制

给出了锅炉过热汽温系统被控对象和控制器同时摄动时的非脆弱鲁棒性能设计概念。解决了一类常规的鲁棒性能设计不能保证控制器摄动时系统仍具有鲁棒性的问题。提出了通过修改不确定性权函数和性能权函数可转化为用H∞混合灵敏度求解非脆弱鲁棒控制器的一种设计方法。研究了权函数的选择，求解了H∞非脆弱鲁棒PI控制器。仿真结果表明，本文提出的设计方法是有效的。     

基于LMI的μ方法及其在电力系统中的应用

对现有基于线性矩阵不等（LMI）的μ（结构奇异值，SSV）方法进行了优化，给出了基于大规模稀疏LMI算法的μ鲁棒控制器设计算法，并将μ方法应用于SMIB系统励磁控制的鲁棒稳定性分析和鲁棒控制器的设计，将其结果同经典的PSS控制器的结果做了比较，数值结果表明，所得μ控制器在追踪控制能力和鲁棒性等方面优于传统的AVR＋PSS控制方式。     

降维观测器状态反馈系统的鲁棒容错控制

对具有不确定参数的连续控制系统，针对传感器失效，研究了鲁棒容错控制器的设计问题．由于系统往往状态不可直接获得，本文给出了当系统采用Luenberger降雏观测器实现状态反馈时，既保证闭环系统鲁棒稳定，又保证系统具有完整性的鲁棒容错控制器的设计方法。数值算例表明了文中提出的控制器设计方法的有效性。     

一类参数不确定大迟延对象的加权混合灵敏度H_∞控制

讨论一类具有参数不确定性大迟延对象的混合灵敏度H∞控制方法。通过选取适合的不确定性权函数、性能权函数和控制权函数,实现系统的鲁棒性能设计。仿真结果表明,采用本方法设计的控制器,使系统具有良好的鲁棒性能和较强的抗干扰性能,并能实现控制输出限幅。     

差分进化改进微电网负荷频率混合H2/H∞ 鲁棒控制

针对外部扰动及系统参数摄动引起微电网负荷频率波动问题,设计了混合H_2/H_∞鲁棒控制器对系统负荷频率进行控制。建立了包含电池的柴油发电机组二次频率控制模型,引入低通滤波器,使电池对系统高频扰动信号具有较好的抑制能力。以误差平方的积分最小作为系统的目标函数,在综合H_2范数表征的系统性能和H_∞范数表征的鲁棒性能下,设计具有多目标约束条件的混合H_2/H_∞鲁棒控制器。采用差分进化算法对控制器加权函数参数进行寻优,使控制器在满足约束条件下达到最优。仿真实验结果表明所提出方法在满足系统鲁棒性能的基础上,同时具备较好的控制输出,保证微电网频率在外部功率扰动和系统参数摄动情况下具有较好的动态性能。     

一种鲁棒控制器设计方法的研究及其应用

本文研究了一种具有较好快速性和稳定性的控制器设计方法.文中首先分析了传统PID控制中的部分模型匹配方法的设计原理,然后提出了基于滑模变结构理论的控制器设计方法.最后以铅配料系统的物料重量测量为对象,分别给出了基于两种设计方法的控制器设计实例,并进行了相应的仿真研究.仿真结果分析表明,滑模变结构控制器是一种对于复杂工业过程工程实用的鲁棒控制器.     

结构式扰动情形下采样系统的鲁棒稳定性

在时域中利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ第二方法对二次性能指标进行综合,从而得出数字最优控制器控制下不确定性模型采样系统鲁棒稳定性的充分条件,并得出了采样系统鲁棒稳定性的新的上 ,从例子的分析可看出,本文所得结果保守性大大降低,而采样周期是一个关键性的设计参数。     

基于区间分析的参数不确定系统PID鲁棒控制器设计

针对区间对象PID鲁棒控制器设计问题,提出了一种基于广义Kharitonov定理和区间分析集逆算法的设计方法。该方法根据广义Kharitonov定理将区间对象的鲁棒稳定控制器综合问题转化为多个顶点对象同时稳定的控制器综合问题,根据劳斯判据得到与控制器参数相关的不等式组,采用基于区间分析的集逆算法求解该不等式组得到PID鲁棒控制器参数。数值算例表明所提出的设计方法可以以任意设定精确度逼近使得整个区间对象族稳定的PID控制器参数域,与传统图解法相比求得的结果是可靠的,同时该方法能够根据集逆算法解集情况准确判断假定的控制器是否可行。     

高压直流换流站分散鲁棒自适应控制器的设计

针对高压直流输电系统（HVDC），提出了一种换流站的分散鲁棒自适应控制器的设计方法，设计中引入自适应非线性阻尼项来抑制系统非线性不确定参数和未知有界干扰的影响，同时采用反演设计方法来克服控制器设计的复杂性，最后获得高压直流输电系统换流站的分散鲁棒自适应控制策略的一般表达式，并提供了整个系统的稳定性证明，所得控制器仅利用本地测量量实现，控制策略具有分散性和适应性，通过NETOMAC数字仿真，仿真结果证明该控制器比常规的PI控制器具有更好的控制效果。     

可控串补电容器非线性H∞鲁棒控制器的设计

为充分发挥可控串补电容装置的作用,提高电力系统暂态稳定性,基于状态反馈线性化方法和线性Ｈ∞控制理论介绍了一种非线性Ｈ∞鲁棒控制器的设计方法,这种设计方法对原非线性系统具有鲁棒最优性。同时依据该方法设计了电力系统ＴＣＳＣ的非线性Ｈ∞鲁棒控制器,并就其抗干扰性能和实用性进行了说明。