柔性结构振动跟踪控制H∞混合灵敏度法

基于H∞混合灵敏度控制算法,提出了一种将H∞混合灵敏度控制应用于高阶柔性结构振动跟踪控制的加权函数选择方法.该方法能够快速地使输出信号跟踪到参考信号.首先,建立了振动系统的多输入多输出跟踪控制模型;然后选择合适的性能加权函数和限幅加权函数,引入了模型的不确定性扰动,给出了一种针对高阶柔性控制系统的加权函数选择方法,利用混合灵敏度H∞控制设计方法,将鲁棒反馈控制器设计转化为标准H∞控制问题求解;最后,以一悬臂梁为研究对象,完成了两输入两输出结构振动控制的控制器设计和算法仿真.仿真结果表明,针对高阶柔性结构系统设计的控制器,在保证稳定性的前提下,输出信号对参考信号的跟踪结果满足了预定指标要求.     

微制造平台微振动的H2/H∞混合控制

基于啄木鸟头部生物构造及其仿生隔振机理 ,采用混合隔振技术建立了微制造平台隔振系统。该系统以空气弹簧和橡胶层作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件。针对 H2 最优控制和 H∞ 鲁棒控制的优缺点 ,主动控制器采用H2 / H∞ 混合控制进行设计 ,并通过 L MI凸优化方法求解 H2 / H∞ 混合控制器。仿真结果表明所设计的 H2 / H∞ 混合控制器具有良好的鲁棒稳定性和时域性能 ,可在非常宽的频率范围对基础干扰和由微制造设备产生的直接干扰所引起的微制造平台振动进行有效的控制 ,其振动控制效果明显优于 H∞ 控制     

磁悬浮球的H∞控制研究

设计了一种磁悬浮球实验系统，建立了磁悬浮球的控制模型。基于H∞混合灵敏度控制理论，研究了加权阵的选取规律和方法，设计了磁悬浮球的H∞鲁棒控制器。开发了功率驱动系统和光电位置检测系统，并用DSP系统实现了H∞控制算法。仿真分析和实验结果表明：该磁悬浮系统具有较高的控制精度和鲁棒性，解决了磁悬浮系统中的建模精度低，外界干扰难以避免等棘手问题。     

H∞控制理论在磁悬浮轴承系统中的应用研究

讨论了鲁棒H∞控制理论灵敏度和补灵敏度加权因子的选择方法，设计了磁悬浮轴承系统的H∞控制器；研制了基于PC机的磁悬浮轴承实时数控系统，用C语言设计了H∞控制器的软件。仿真结果表明，采用H∞控制，系统具有良好的动态性能、较强的鲁棒性和抑制转子振动的能力。对一个五自由度的磁悬浮轴承系统进行试验研究，结果表明，采用H∞控制器成功实现了五自由度磁悬浮轴承系统的稳定悬浮，在最高转速30000r／min时转子的振动峰峰值小于60μm。     

H_2/H_∞混合控制器对异步电动机扰动研究

研究异步电动机的控制,针对异步电动机模型的不确定性问题,首先将其线性化,然后将H2/H∞控制器应用于异步电动机的调速系统中,将异步电动机调速系统的性能要求转化为混合H2/H∞控制器的设计问题。提出将基于H2/H∞控制器参数的设计方法运用到异步电动机控制系统中,很好地保证了负载等外部因素扰动情况下的系统鲁棒稳定性,保证闭环系统具有的动态和稳定性能,很好的保证了异步电动机对扰动的稳定性。     

H∞混合灵敏度控制在液压伺服系统中的应用

运用H∞混合灵敏度控制理论，针对液压伺服系统的特点，通过仿真，总结了一般加权阵的选取规律和方法，提出采用线性矩阵不等式设计典型电液位置伺服系统H∞控制器的计算方法，并设计了控制器，使系统在保证鲁棒稳定性的同时可以确保系统的瞬态性能指标。通过 设计举例说明了控制器的设计方法，并通过与原系统参数摄动时系统特性的比较，验证了H∞控制器不仅可以提高系统的频宽，改善系统的响应速度,而且可以改善参数变化对系统性能的影响，从而说明际H∞控制器的有效性。     

参数不确定4WS系统的鲁棒H∞控制

针对轮胎参数的不确定性，建立基于轮胎参数变化的汽车四轮转向系统不确定模型，同时进行分析，并将参数不确定性问题转化为基于干扰抑制的H∞控制问题，运用H∞控制理论的分析方法，通过求解Riocati方程设计基于参数变化的动态鲁棒H∞控制器。仿真结果表明所设计的控制器能够很好地抑制轮胎参数的不确定性。     

飞行器垂直尾翼H∞鲁棒振动主动控制

以飞行器垂直尾翼模型为研究对象,将H∞鲁棒控制理论的混和灵敏度方法用于解决尾翼模型的多模态振动主动控制问题.通过对垂尾振动控制系统不确定性分析,选择了权函数,设计了H∞控制器并对控制器进行了适当的降阶处理,并对垂尾模型的多模态振动控制进行了主动控制试验.结果表明,结构前三阶模态振动(模态频率分别为3 Hz,5,7 Hz和27Hz)的振幅分别降低了11 dB,11 dB和2 dB,取得了较好的控制效果,验证了H∞控制理论应用于垂尾结构多模态振动主动控制的可行性和有效性.     

连铸结晶器非正弦电液伺服控制系统H∞控制

本文采用H∞控制设计设计控制器用于连铸结晶器非正弦振动电液控制系统的控制,针对系统具有较大摩擦负载的情况,通过选择加权函数,使闭环控制系统更具鲁棒性,研究结果表明具有H∞控制器的闭环系统的性能优于传统的PID控制器。     

基于神经网络的一类不确定非线性系统自适应H∞跟踪控制

基于神经网络针对一类具有输入不确定性的非线性系统提出了一种H∞自适应跟踪控制方法.控制器由等效控制器、H∞控制器及参数自适应控制器三部分组成.H∞控制器用于减弱外部及神经网络的逼近误差对跟踪性能的影响,参数自适应控制器用于抑制输入干扰对跟踪性能的影响.所设计的控制器不仅保证了整个闭环系统的稳定性,而且使外部干扰及神经网络的逼近误差对跟踪的影响减小到给定的性能指标.最后给出一个算例验证了该方法的有效性.     

H∞混合灵敏度的鲁棒性设计及在挠性系统控制中的应用

标准H∞混合灵敏度设计只能保证系统的鲁棒稳定性和标称性能,而在实际系统中鲁棒性能也是很重要的.基于此,研究了在SISO系统中如何通过H∞混合灵敏度设计,使系统获得与μ综合相当的鲁棒稳定性和性能,得到使用H∞混合灵敏度设计来保证系统鲁棒性能需要满足的一个数量关系.由于挠性系统具有弱阻尼的谐振模态而不易控制,尤其是当谐振频率和阻尼比摄动时,系统的性能更不易保证,以存在挠性摄动的飞行器俯仰角控制为例验证了本文方法的正确性和有效性.     

基于压电元件的柔性板H∞鲁棒振动控制实验研究

以一柔性板为对象进行了H∞鲁棒振动控制器的设计、仿真和实验研究。首先,利用多变量频域辨识原理,识别出以粘贴压电片作为传感器和作动器的柔性板实验系统前三阶模态的MIMO传递函数模型,接着,对具有乘型不确定性的板模型在干扰抑制、控制增益约束以及鲁棒稳定三方面进行频域加权整型,构建了H∞混合灵敏度控制系统;数值仿真验证了各权函数的合理性,初始外扰和随机外扰下的振动控制实验结果表明,相对LQR方法,H∞控制能使闭环系统在保持鲁棒稳定的前提下获得更好的性能,初始外扰下衰减时间缩短30s,随机外扰下降噪量提高4dB。     

车辆电控空气悬架建模及H∞控制研究

针对车辆电控空气悬架,建立了一种新型的动力学模型,构建控制执行机构的控制量与车辆实时状况之间的关系.利用H∞控制理论,根据系统性能要求选取合适的频率加权函数,设计了电控空气悬架系统的H∞控制器,分析了系统在随机激励条件下的频域响应和时域响应.为了考察H∞控制器的优劣,同时设计了最优控制器进行比较分析.结果表明,采用所述的电控空气悬架H∞控制器设计方法,车身加速度水平在人体敏感的频带范围内得到了明显的抑制,同时系统的平顺性也得到了全面改善.     

基于LMI的压电智能板的H∞振动控制

研究了压电智能板结构的H∞振动控制问题,推导出其有限元运动微分方程并对其进行解耦,在状态空间中利用最小实现和平衡降阶法对其进行降阶处理.基于线性矩阵不等式(LMI)方法,针对压电智能板结构设计了次优H∞状态反馈控制器和最优H∞状态反馈控制器.以智能悬臂板结构为例,设计了相应的控制器.仿真结果表明,此方法成功地实现了压电智能板结构对干扰的抑制.     

数控转台直接驱动回转送进系统的鲁棒2自由度H∞控制

为使直接驱动回转送进系统具有良好的抗扰性能及速度指令跟踪性能,采用基于模型匹配鲁棒2自由度控制结构,设计一个H∞速度控制器.H∞速度控制器使系统对负载扰动及自身参数变化具有较强鲁棒性,同时采用鲁棒2自由度结构,并考虑模型匹配问题,是为了提高系统对速度信号的渐近跟踪性能及响应速度,可以解决抗干扰性能和快速跟踪性能之间的矛盾.仿真结果及分析表明,所提出的鲁棒2自由度H∞速度控制器可以保证高精度直接驱动转台回转送进系统的鲁棒性和精确速度跟踪.     

电动助力转向系统的鲁棒H∞控制研究

电动助力转向系统（Electric Power Steering,EPS）中,机械摩擦、传感器噪声和路面干扰等不确定因素将降低EPS的助力跟踪性能、转向轻便性和鲁棒稳定性。针对该问题,以电动助力转向的助力跟踪性能、转向路感和车辆操纵稳定性为控制目标,基于电压补偿控制,设计了鲁棒H∞控制器。利用MATLAB/SIMULINK搭建了EPS控制模型、二自由度整车模型、轮胎模型,在单位阶跃操纵力矩作用下,仿真对比了电压补偿控制和基于电压补偿的鲁棒H∞控制的仿真响应情况,结果表明基于电压补偿的鲁棒H∞控制具有更好的助力跟踪性能、转向路感和鲁棒稳定性。     

基于H_∞控制理论混凝土约束收缩控制器设计

介绍H∞控制理论以及基本算法,对混凝土约束收缩系统进行建模,进而设计了基于H∞控制理论的控制器。模拟仿真表明H∞控制能加快系统的响应时间,改善系统性能,对外界干扰以及模型的不确定性具有鲁棒性。最后,通过对混凝土约束收缩过程中所采集的位移和力的数据分析,说明了H∞控制器能更好地抑制外界波动的影响,实现了混凝土来回约束收缩10μm的高精度控制要求,从而验证了此H∞控制器的可靠性。     

具有闭环区域极点约束的H_2/H_∞主动悬架鲁棒控制

以1/4车辆二自由度主动悬架为研究对象,采用同时具有H2性能和H∞性能的H2/H∞鲁棒控制理论,运用线性矩阵不等式工具箱,设计出具有H2/H∞性能要求和闭环区域极点约束的状态反馈控制器。运用闭环极点约束的方法,通过调整传递函数||T∞||∞和||T2||2值在H2/H∞混合控制中的权重系数,实现了悬架闭环系统H2和H∞的性能调节。在时域内和频域内进行了仿真,并与LQR控制器进行了对比分析。结果表明,采用H2/H∞鲁棒控制理论设计的控制器对系统参数不确定具有较好的鲁棒稳定性,而且能够有效地抑制外界干扰,很好地改善系统的动态性能。     

高速弹性连杆机构振动的几种主动控制器设计方法比较研究

在含有压电元件的弹性机构振动有限元模型的基础上,基于复模态理论,研究了高速机构的振动主动控制问题。给出了三种控制器设计方法：缩敛模态控制、经典H ∞控制和鲁棒H ∞控制,并对它们在连杆机构振动控制中的性能进行了比较。针对一曲柄摇杆机构的仿真计算表明,3种方法都可以有效地控制系统的在线弹性振动。对比显示,缩敛模态控制在提高系统的模态主动阻尼方面有优势,而鲁棒H ∞控制可以有效解决由于模态截断引起的溢出问题。     

基于混合H_2/H_∞控制的电动助力系统转向路感

针对电动助力转向(Electrie power steering,EPS)系统存在系统模型、干扰等不确定性,以及对系统动态特性的要求,提出EPS系统混合H2/H∞控制器.在EPS系统及整车2自由度数学模型基础上,以驾驶员获得良好的转向路感、系统具有卓越的鲁棒性和较小的力矩波动为控制目标,构建系统的状态空间方程和增广被控对象矩阵,运用H∞方法极小化系统中各种干扰对被控输出的影响,并在此基础之上应用H2方法对系统进行优化.EPS系统路感仿真结果表明,基于混合H2/H∞控制的EPS系统,综合了H2控制和H∞控制的优点,具有较好的鲁棒性能和鲁棒稳定性,可有效抑制路面随机激励、转矩传感器量测、模型参数不确定等所引起的各种干扰和噪声,使驾驶员获得满意的路感.