多项式模糊系统混合H_2/H_∞控制

对于多项式模糊系统,提出一种具有公共Lyapunov矩阵的混合H_2/H_∞性能准则。基于多项式Lyapunov函数与平方和分解技术,推导出多项式模糊系统混合H_2/H_∞状态反馈控制器的存在条件。通过求解一个具有多项式平方和约束的参数极小化问题,给出了混合H_2/H_∞模糊控制器优化设计方法。     

降阶次优H_∞鲁棒控制及其在飞行器控制中的应用

研究一种降阶H_∞次优鲁棒控制的设计方法,并表明这样设计出来的H_∞低阶控制器的阶数至少可降低到n-p_2,其中n是广义对象的系统矩阵的维数,而p_2是系统输出的个数。仿真实例表明该低阶控制器是有效的。     

机器人、机械手、自动调节、控制与执行机构

Y2001-62832-3038 0116053起重机器人定位性能的 H_∞控制设计=H_∞ contrd de-sign for positioning performance of gantry robots[会,英]/Yang,X.D.∥2000 IEEE American Contrd Con-ference,Vol.5.—3038～3042(NiE)当起重机器人用于象电路板装配这样精确任务时,结构振动限制了传统控制器的性能。本文提出了这类控制器的建模与控制方法,目标是达到同时快速精确的定位。文中设计了几种关节位置反馈模型匹配控制器,这些方法包括简单的比例一微分控制器和三种参数化的 H_∞控制器。其中之一的 H_∞控制器提供了最优的调节时间和降低的结构振动。     

一类时延网络控制系统的最优非脆弱H∞控制

针对一类时延网络控制系统,研究了当存在有限能量外部扰动时,系统的最优状态反馈非脆弱H_∞控制律的设计问题。通过将时延看作系统的时变参数不确定性,应用H_∞鲁棒控制理论及线性矩阵不等式(LMI)技巧,给出了具有控制增益扰动的次优非脆弱H_∞控制律存在的充分条件,提出了最优非脆弱H_∞控制律的设计方法。数值仿真例子表明了所提方法的有效性。     

基于平方和优化的多项式模糊系统H∞控制

提出一种基于平方和(SOS)优化的多项式模糊系统H∞状态反馈控制器设计方法。运用Lyapunov方法和多项式平方和分解技术, 提出一种多项式模糊系统H∞性能准则, 基于该性能准则, 推导出多项式模糊系统H∞状态反馈控制器存在的充分条件; 并进一步将控制器设计问题转化为具有平方和多项式约束的参数优化问题。理论分析和仿真结果表明了所提方法的有效性。     

不确定系统的鲁棒容错H∞控制

针对不确定线性连续系统,研究了执行器失效情况下的鲁棒容错H∞控制问题.利用LMI,给出了不确定线性系统对任意执行器故障均保持渐近稳定且满足给定干扰衰减指标的鲁棒容错H∞控制器存在的充要条件,讨论了参数不确定线性系统的鲁棒容错H∞控制器的设计问题.根据凸优化理论,进一步给出了鲁棒容错最优H∞控制器的线性凸优化设计算法和设计步骤.采用所设计的状态反馈控制器,当任意执行器出现故障时,闭环系统仍保持渐近稳定且满足给定的干扰衰减性能指标.数值仿真例子验证了该设计方法的可行性和有效性.     

一类非线性不确定时滞系统鲁棒容错控制

研究一类不确定非线性时滞系统的鲁棒容错控制问题.针对不确定非线性时滞系统,基于执行器连续型增益故障模式,利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法和线性矩阵不等式方法,推导了当一类非线性不确定系统满足一定范数有界条件时,闭环系统时滞无关鲁棒容错控制器存在的充分条件,并给出了状态反馈鲁棒容错控制器的设计方法.将所设计的状态反馈控制方法应用于某一非线性不确定时滞系统,仿真结果表明设计的控制器不仅使得该故障系统对于执行器故障具有完整性,并且能达到给定的H∞性能指标,从而验证了所提出方法的可行性和有效性.     

不确定时滞广义系统的H∞弹性保性能控制

基于线性矩阵不等式（LMIs）方法,研究了一类不确定时滞广义系统的H∞弹性保性能控制器的设计问题。在假定控制器增益扰动范数有界的前提下,设计状态反馈控制器,使得闭环系统不仅对容许的参数不确定性保持正则,稳定,无脉冲,而且使得闭环系统性能指标具有上界的同时满足给定的H∞性能γ。以LMIs形式给出了状态反馈H∞弹性控制器的设计方法。最后,数值算例证明了该设计方法的有效性和可行性。     

航空、航天与航海工程

Y2000-62202-2737 0014036超音速飞行器的 H_2/H_∞最优控制的统一方法=Uni-fied approach to H_2 and H-infinity optimal control of hy-personic vehicles[会,英]/Naidu,D.S.& Banda,S.S.//1999 IEEE Proceedings of American Control Con-ference,Vol.4 of 6.—2737～2741(NiD)本文提出了一种能够克服设计系统在单位圆内根过分集中以及传统 Z 变换方法发生数值困难的统一方法,并将其应用于超音速飞行器的控制器设计。设计方法采用了包含系统输出的二次型 H_2/H 无穷指标,适用于连续与离散时间系统的控制器设计。参13     

T-S模糊系统非脆弱跟踪控制器设计

针对T-S模糊系统,研究了非脆弱H∞跟踪控制器的设计问题.目的是通过设计跟踪控制器使得被控闭环系统满足给定的H∞跟踪控制性能指标.本文采用线性矩阵不等式(LMI)方法,求解过程不必通过二次迭代的两步算法,所设计的控制器在一定的加性参数变化情况下,仍能保证系统的渐进稳定性.最后,通过单关节刚性机械臂系统的仿真实验表明了该方法的有效性.     

H_∞鲁棒方法和极点配置的飞艇纵向控制器

飞艇体积庞大,易受风干扰,对飞艇设计控制器时除了要满足动态性能指标,还要求具有一定的扰动抑制作用,因此单一的控制方法难以满足要求。充分利用极点配置和H∞鲁棒控制方法的优点,将二者综合起来对飞艇进行纵向控制器的设计,内回路通过极点配置使系统达到期望的动态指标,外回路通过设计H∞控制器抑制外部扰动,仿真结果表明该综合方法设计的控制器具有良好的动态和鲁棒特性。     

四旋翼飞行器静态H_∞输出反馈控制

四旋翼飞行器的飞行控制系统可对多输入多输出的非线性系统进行稳定控制。针对复杂集总干扰下四旋翼姿态与位置的稳定控制,提出了一种基于静态H_∞输出反馈控制算法。首先通过Euler-Lagrangian方程获得四旋翼的飞行动力学模型,并将其转换成线性系统的状态空间形式;其次根据时间尺度原理依次构建四旋翼的姿态和位置控制回路,并设计静态H_∞输出反馈控制策略来实现两个控制回路的抗干扰控制,同时利用布谷鸟算法的寻优优势来计算最优的输出反馈控制增益;最后通过两组仿真算例对所提控制算法的有效性进行了验证,结果表明,基于静态H_∞输出反馈控制的四旋翼系统能够有效抑制集总干扰的影响,实现各控制环状态变量的稳定控制。     

一类非线性不确定时滞系统的记忆与无记忆复合H∞状态反馈控制

针对一类具有状态非线性不确定性的线性时滞系统,基于Lyapunov稳定性理论,利用线性矩阵不等式（LMI）方法,讨论了该类时滞系统的记忆与无记忆复合H∞状态反馈控制器的设计问题。在非线性不确定性满足增益有界条件下,得到了该类时滞系统的满足鲁棒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。     

车窗防夹的H-/H_∞鲁棒故障诊断算法

针对车窗防夹使用安全方面的需求,以解析模型的故障诊断理论为基础,提出了H-/H_∞性能指标的最优鲁棒故障诊断车窗防夹控制算法。该算法将车窗防夹事件发生时的电机转矩变化率看作故障,通过构建鲁棒故障诊断观测器产生一个残差信号,当车窗防夹发生时残差会显著偏离零值,从而将纯电动轿车车窗防夹检测问题转化为H-/H_∞性能指标的鲁棒故障诊断问题,进而利用线性矩阵不等式LMI的方法来求解。在MATLAB环境下建立了Simulink模型,仿真结果表明了该算法在阈值设计为0.5042的情况下能够在故障发生后0.16s及时的检测出防夹事件,同时对不确定扰动及噪声有较强的鲁棒性。     

参数不确定高超声速飞行器自适应模糊H_∞控制

针对具有参数不确定性特点的高超声速飞行器输出跟踪问题,提出了一种自适应模糊H∞控制器设计方法。考虑系统存在的参数不确定性,利用自适应模糊系统在线逼近动态逆控制器中的非线性项,同时引入鲁棒补偿项,减轻模糊系统逼近误差和系统外部干扰对控制系统稳定性造成的影响,提高控制器的H∞性能。利用Lyapunov理论对整个系统的稳定性进行证明。对比仿真结果表明该方法能够保证高超声速飞行器具有良好的跟踪性能和很强的鲁棒性。     

火炮随动系统多目标优化控制

给出了采用X-Q自适应控制器构成的一类非线性控制器以及实现多目标优化控制系统的计算机辅助设计参数寻优方法,讨论怎样应用X-Q自适应控制器实现多目标优化控制,并给出实现多目标优化火炮随动控制系统的实例,计算机仿真校验其性能指标的结果表明,多目标优化系统的性能指标好,设计方法简单、通用、适用于工程设计。     

基于自适应动态规划的未知模型非线性系统H_2/H_∞控制

提出了一种在线的自适应动态规划算法,近似求解耦合的哈密尔顿雅可比(Hamilton-Jacobi-Isaacs,HJI)方程,获得非线性系统混合H_2/H_∞控制的纳什均衡策略。通过在控制策略和干扰策略中加入已知噪声,从而不依赖系统的模型信息,得到一个求解混合H_2/H_∞控制问题的未知模型的近似动态规划算法。分别使用2个评价神经网络和2个执行神经网络,同步在线更新2个值函数、控制策略和干扰策略,神经网络未知参数通过最小二乘法进行估计。仿真结果验证了算法的可行性。     

H∞技术在高速液压控制系统中的应用研究

采用高性能的TMS320LF2407DSP芯片为主处理器,针对非线性特性的液压伺服系统,利用H∞控制技术设计了一种高性能液压控制器,开发出一套新的液压伺服控制系统。同时利用H∞控制器在参数摄动的条件下具有更快的响应和更小的超调,提高了系统的稳定性和快速性,并为DSP在自控领域的实时控制提供了参考依据,得出H∞控制器具有很强鲁棒性的结论。     

压电微动杆迟滞动力学建模与鲁棒控制研究

压电微动杆作为光学设备主动调焦系统的关键设备,会因压电迟滞非线性及复杂机电耦合效应严重影响其位移输出精度,进而影响光学设备的性能。为实现压电微动杆的高精度控制,建立了压电微动杆的多场耦合迟滞动力学模型。在此基础上,对压电微动杆设计鲁棒H_∞反馈控制和逆Bouc-Wen前馈控制构成鲁棒复合控制器,在保证系统鲁棒性的同时补偿压电迟滞影响,提高控制精度。最后设计压电微动杆实验系统进行跟踪实验验证,结果表明所设计的鲁棒复合控制方法能够实现压电微动杆的高精度位移控制。     

基于速率的网络拥塞控制H∞反馈控制器设计

为了解决现代网络中常见的网络拥塞控制问题,采用频域设计的方法,把不确定时滞转化为系统已知未建模动态幅值界限的乘性不确定性;根据系统鲁棒稳定性及性能指标的要求,把高速网络基于速率的鲁棒H∞拥塞控制反馈控制器的设计问题转化为工程应用中常见的混合灵敏度优化问题,然后采用解析法求取满足要求的H∞控制器.结果证明采用此方法设计的拥塞控制H∞反馈控制器较为简单,且能有效达到防止拥塞及使网络利用效率最大化的目的.