机器人手臂轨迹跟踪的变增益LPV鲁棒H_∞控制器设计

针对机器人手臂模型中存在动态不确定性和外部干扰的不确定性,引入变增益线性变参数的鲁棒H_∞控制方法,设计了手臂轨迹跟踪控制器。采用拉格朗日法建立机器人手臂轨迹跟踪动态方程;利用变增益线性变参数凸分解技术,将这一动态模型转化为具有凸多面体结构的线性变参数模型;根据鲁棒控制理论和线性矩阵不等式理论,在凸多面体的各个顶点设计反馈控制器,然后利用各个顶点控制器综合得到线性变参数控制器。仿真结果表明,机器人手臂对于关节位置的变化始终具有良好的跟踪性能。     

机器人系统自适应鲁棒H∞跟踪控制器设计

为更好地解决机器人系统中存在的参数不确定和外部干扰的鲁棒控制问题,论文结合参数自适应方法,采用耗散性原理,设计了一种自适应鲁棒H∞跟踪控制器,解决了机器人系统同时存在参数不确定和外部干扰的干扰抑制问题。给出了此种自适应鲁棒H∞跟踪控制律存在的充分条件及设计方法,并通过典型算例说明了此类控制律的设计步骤。仿真结果表明,此法设计的控制器不仅对机器人系统可能受到的干扰具有较好的抑制能力,还对系统参数的不确定性具有一定的鲁棒性。     

基于VGLPV极点配置的非完整机器人轨迹跟踪鲁棒H_∞控制

针对非完整移动机器人模型中存在的动态不确定性,提出一种基于线性变参数的鲁棒H_∞控制,并同时具有极点配置的轨迹跟踪控制器。采用欧拉-拉格朗日方程建立机器人轨迹跟踪动态方程;利用变增益线性变参数凸分解技术,将这一动态模型转化为具有凸多面体结构的线性变参数模型;根据鲁棒控制理论和线性矩阵不等式理论,在凸多面体的各个顶点设计状态反馈控制器,然后利用各个顶点控制器综合得到线性变参数控制器。仿真结果表明,机器人对于参数的变化具有良好的跟踪性能。     

一类线性串联系统的鲁棒H∞控制

对于单级线性系统的鲁棒H∞ 控制器设计 ,只需求解一个代数Riccati方程就能得到其状态反馈阵 .运用这样的状态反馈控制 ,既能保证整个闭环系统是鲁棒稳定的 ,又能达到抑制干扰的效果 .在设计单级线性系统的鲁棒H∞ 控制器的基础上 ,设计出具有串联结构的线性系统的鲁棒H∞ 控制器 ,证明了对于具有两级串联结构的线性系统 ,可分别设计两个简单的单级系统的鲁棒H∞ 控制器 ,通过求解两个Riccati方程 ,得到整个系统的控制器 ,此分段设计方法能保证整个系统在H∞ 范数界约束下二次型稳定     

汽车发动机怠速的建模和H∞时滞鲁棒控制

根据发动机的物理模型和静态脉谱图,为一个4缸、2升火花点火汽油发动机建立了一个非线性平均值发动机怠速模型.该模型特点是在怠速工作点线性化,并考虑了参数不确定性、发动机的力矩输出滞后以及外部干扰.结合建立的模型,提出时滞依赖鲁棒H∞状态反馈控制器,保证系统的渐近稳定,并且使系统具有一定的鲁棒H∞性能.在en-DYNA发动机模型上的仿真验证了建模和控制方法的有效性.     

有横摇约束的欠驱动船舶航迹跟踪预测控制

针对欠驱动水面船舶在直线航迹跟踪中受到强烈的风、浪、流时变干扰影响时出现大幅度的摇荡运动的情况,采用自适应卡尔曼状态估计和鲁棒预测控制,提出一种具有横摇角约束的控制器综合设计方法。建立时变干扰作用下的仿射切换系统模型及测量模型;基于扩展状态的自适应卡尔曼滤波方法,对船舶模型的状态和随机干扰力矩进行估计,并对估计的干扰力矩进行前馈补偿。考虑船舶的真实状态与卡尔曼观测状态之间存在观测误差,将控制器与观测器综合考虑,提出一种基于状态观测器和H_2/H_∞混合性能指标的直接约束鲁棒预测控制,在性能指标与控制器设计中直接利用观测状态;将状态约束、鲁棒稳定性约束、性能指标转化为LMI(线性矩阵不等式)的凸优化问题。理论证明了所设计闭环系统的一致有界稳定性,并且通过仿真验证了控制器能实现直线航迹鲁棒跟踪,在保证横摇角在约束范围内,对干扰有着有效的抑制作用。     

弹性高超声速飞行器多胞鲁棒变增益控制

现有的高超声速飞行器控制系统设计方法在处理大包线飞行参数变动时计算复杂度较高,且较少考虑结构弹性的影响。针对上述问题,提出了一种基于张量乘积(TP)模型转换和可测状态反馈的多胞鲁棒变增益控制方法。其首先使用TP模型转换方法获取系统的多胞模型,然后基于线性矩阵不等式求解系统的多胞鲁棒变增益控制器。在求取控制器时,为简化控制器结构及降低控制器阶数,将弹性模态视为外部干扰,仅通过实际可测的刚体状态参数作为反馈量来设计控制器。仿真结果表明,所设计的多胞鲁棒变增益控制器可实现参考指令的有效跟踪,并保证整个包线范围内弹性模态稳定。     

柔性机械臂结构控制一体化设计

综合考虑机械结构和控制器对系统性能的影响,采用结构与控制一体化设计方法对单连杆柔性机械臂系统进行了研究,同时优化设计参数包括柔性机械臂结构参数和控制器参数.为兼顾系统鲁棒性和抑制末端柔性振动性能,采用H_∞鲁棒控制器.结构设计变量的参数寻优采用智能优化算法.设计结果表明.柔性机械臂具有非均匀截面梁结构,设计的控制器对系统参数的不确定性有较好的鲁棒性.     

一类线性串联系统的鲁棒H∞控制

对于单级线性系统的鲁棒Ｈ∞控制器设计,只需求解一个代数Ｒｉｃｃａｔｉ方程就能得到其状态反馈阵,运用这样的状态反馈控制,既能保证整个闭环系统是鲁棒稳定的,又能达到抑制干扰的效果,在设计单级线性系统的鲁棒Ｈ∞控制器的基础上,同具有串联结构的线性系统的鲁棒Ｈ∞控制器,证明了对于具有两级串联结构的线性系统,可分别设计两个简单的单级系统的鲁棒Ｈ∞控制器,通过求两个Ｒ８ｃｃａｔｉ方程得到整系统的控制器,此分析     

移动式数控机床横梁磁浮系统的滑模-H_∞控制

针对龙门移动式数控机床在运行过程中参数摄动以及未建模动态参数可能对系统造成的影响,结合鲁棒H∞理论的控制方案设计出自适应积分滑模控制器.通过积分滑模变结构控制器对整个系统进行鲁棒控制,以确保磁悬浮系统的稳定性和精确性.为降低滑模控制器抖振的发生,采用自适应控制对控制律中的不确定值进行估测.考虑到刀具切削部件所引起的系统质量变化以及外力干扰等对系统的影响,在控制过程中结合了H∞的控制理论,以增加系统的鲁棒性.仿真研究结果表明,与传统控制器相比该控制器具有很强的抑制扰动能力,可以实现稳定悬浮.     

电磁轴承的H∞鲁棒-模糊控制器设计

电磁力非线性,转子的动态特性复杂性及模型参数不准确是电磁轴承控制器设计不可回避的问题.考虑了电磁轴承气隙、励磁电流、转速、温度对电磁力影响及转子动态性能复杂性和模型参数摄动,结合T-S模糊模型利于解决非线性特点及H∞鲁棒控制方法抑制扰动强鲁棒性特点,设计了H∞鲁棒-模糊电磁轴承控制器.实验表明:采用H∞鲁棒-模糊控制器,电磁轴承系统具有较好的动态性能和鲁棒性能,削弱了电磁力非线性、转子的动态特性及系统参数摄动对系统性能的影响.     

植保机喷杆的鲁棒保性能控制

为了使植保机喷杆在作业过程中能平稳施药,基于植保机喷杆状态空间模型,应用鲁棒保性能控制理论设计状态反馈控制器,使系统在考虑模型不确定性的情况下具有鲁棒性.引入了H_∞理论来抑制外部扰动对被控输出带来的不良影响,以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出了喷杆系统满足二次稳定、H_∞性能约束和存在性能指标上界的条件.仿真结果表明,所设计的控制器能使存在不确定性和外部扰动的植保机喷杆系统具备较强的鲁棒性,有效抑制喷杆的有害振动.     

一种逆变弧焊电源系统H∞鲁棒控制器设计

针对逆变弧焊电源系统参数时变和外界干扰的特点,就逆变弧焊电源的燃弧状态模型,基于模型跟踪技术指标,选择加权函数,设计了最优H∞鲁棒控制器,该控制器不仅有较好的抗干扰能力,而且对参数时变有较强的抑制作用。仿真结果表明了设计方法的有效性。     

弹性飞机的混合H2/H∞最优PID控制器设计

针对弹性飞机强鲁棒性、低阶次、低增益鲁棒控制器的设计问题,以某弹性飞机12阶模型为研究对象,研究了基于弹性飞机降阶模型的混合H2/H∞最优PID控制器的设计。首先基于平衡截断法得到了6阶降阶模型。然后,根据全阶模型和降阶模型的频域降阶误差选取了合适的鲁棒加权函数。之后,给出了系统跟踪误差的H2范数的一种简化计算方法用于计算H2范数优化设计指标。最后使用粒子群优化算法进行了混合H2/H∞最优PID控制器参数的优化得到了最优PID控制器。仿真结果表明,与H∞混合灵敏度控制器相比,混合H2/H∞最优PID控制器阶次更低,并能同时镇定参数和非参数两种不确定性具有更强的鲁棒性;对弹性形变有较好的抑制作用,对刚性模态也取得了很好的控制效果。     

AUV的精确航迹跟踪系统的鲁棒控制

为了解决外界海洋环境干扰下水下无人航行器(AUV)的精确航迹跟踪控制问题,针对欠驱动AUV动力学运动模型不确定性,将三维航迹跟踪控制分解为水平面和垂直面跟踪控制问题,分别建立了AUV水平面和垂直面动力学模型,在设计模型时考虑了线性近似产生的误差、不确定性和外界干扰的影响,根据鲁棒H∞控制理论设计了航向控制器和纵倾控制器.仿真结果表明,系统存在外界海流情况下,AUV能够克服外界干扰海流的影响运动到设定航迹上,跟踪误差收敛于0,控制效果良好.文中所设计的鲁棒H∞控制器能够有效克服外界干扰的影响,较精确的实现了航迹跟踪.     

一种多变量不确定系统的H_∞鲁棒解耦控制器设计方法

研究了一种综合考虑闭环动态稳定性、干扰抑制性及鲁棒解耦性的 H∞ 鲁棒控制器的设计问题。定义了鲁棒解耦的概念 ,给出了存在结构不确定性情况下控制器满足鲁棒性和鲁棒解耦的充要条件和递推算法。仿真实例表明 ,用这种设计方法得到的控制器能满足鲁棒解耦性、闭环系统稳定性及抗干扰性能的要求     

一种多变量不确定系统的H∞鲁棒解耦控制器设计方法

研究了一种综合考虑闭环动态稳定性、干扰抑制性及鲁棒解耦性的Ｈ∞鲁棒控制器的设计问题,定义了鲁棒解耦的概念,给出了存在结构不确定性情况下控制器满足鲁棒性和鲁棒解耦的充要条件和递推算法。仿真实例表明,用这种设计方法得到的控制器能满足鲁棒解耦性,闭环系统稳定性及抗干扰性能的要求。     

基于连续故障模型的不确定线性系统的鲁棒容错H∞控制

针对线性不确定系统执行器故障时鲁棒容错H∞控制.对参数不确定线性系统的鲁棒容错H∞控制控制器的设计.利用线性矩阵不等式(LMI),给出了不确定线性系统对执行器故障保持渐进稳定,且满足给定干扰衰减指标的鲁棒容错H∞控制器存在的充分条件.数值例子表明了该设计方法的有效性.     

以电磁轴承支撑挠性转子的鲁棒控制器设计

研究了含有参数不确定性的以电磁轴承支撑挠性转子的鲁棒H∞控制器，折衷考虑转子系统的外激励干扰衰减和转子系统参数摄动，将参数摄动转化为外扰动输入，建立了以电磁轴承支撑挠性转子H∞标准模型．数值仿真表明：建立的H∞标准模型合理；采用H∞控制设计的电磁轴承主动控制系统，能够有效的抑制参数摄动引起的扰动和持续的外激励干扰．     

一类线性系统可靠H_∞控制

针对线性定常系统,采用连续增益故障模型,提出了考虑执行器故障的可靠 H_∞控制问题．通过对具有执行器故障线性定常系统的分析,利用 LMI 分别给出了次优可靠 H_∞控制器和最优可靠 H_∞控制器存在的充分条件．通过比较,进一步看出对系统进行最优可靠 H_∞控制器设计的必要性．