基于传感器优化与鲁棒预测的等效加速度前馈

在一类仅安装MEMS加速度计和图像传感器的光电跟踪系统中,等效加速度前馈控制方法能够有效提高系统的跟踪能力.但是,加速度计低频噪声、目标合成轨迹延迟和运动模型不确定性,会对跟踪效果带来限制.因此,本文提出一种基于传感器优化与鲁棒预测的等效加速度前馈方法,来进一步提升系统的跟踪能力.使用加速度计测量值和系统加速度模型计算值进行频域融合,可以优化加速度计的低频性能;而采用鲁棒预测算法,能够减弱目标合成轨迹延迟及运动模型不确定性的影响,获得更准确的加速度前馈值.实验结果表明,该方法可以提高系统在0.1 Hz～4.5 Hz的跟踪能力.     

参数不确定非线性系统的鲁棒镇定与鲁棒跟踪设计

针对参数不确定非线性系统的鲁棒镇定和鲁棒跟踪问题，提出了一种基于Lyapunov稳定性理论的非线性动态鲁棒控制器设计方法，将设计过程分为两步，第一步是针对标系统设计使其实现控制目标的控制器，第二步是在第一步的基础上，进一步设计控制器抑制由于不确定性因素所产生的原系统与标称系统之间的偏差，其优点是在设计的第一步可以直接利用基于精确数学模型建立的非线性控制系统设计方法，数值仿真验证了设计方法的正确性。     

开卷系统速度和张力的鲁棒控制

开卷过程中的速度和张力系统具有时变、强耦合的特点,为了提高系统的控制性能,采用了多变量H∞鲁棒控制策略。建立了带结构化扰动的系统模型,用结构奇异值方法对控制系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能进行了分析。仿真结果表明,所设计的控制器能满足闭环系统稳定性和抗干扰性能要求。     

实时变焦跟踪控制系统的研究

为拓展光电捕获跟踪瞄准(ATP)系统的跟踪范围和应用范围,运用光学原理和智能控制理论,对实时变焦跟踪控制系统进行研究和设计。它根据跟踪目标的远近、大小和形状等因素实时改变跟踪电视镜头的焦距,从而改变跟踪视场,捕获各种复杂目标。并运用专家控制理论设计鲁棒PID控制器,使控制器能容忍系统参数变化。仿真和实验结果表明,跟踪系统不仅能灵活快速地捕获跟踪各种复杂的目标,且动态性能和稳态性能均达到系统的要求,成功完成实时连续变焦与控制功能。     

基于自适应鲁棒滤波的SINS/DVL动基座初始对准方法

针对传统的基于矢量重构的鲁棒粗对准方法对DVL量测噪声敏感的问题,提出基于自适应鲁棒滤波的动基座鲁棒粗对准方法,实现动态跟踪DVL量测噪声,提高粗对准精度。首先建立姿态确定模型和观测矢量误差模型;然后分析矢量重构模型,提出基于自适应鲁棒滤波的参数估计技术,动态跟踪速度噪声,优化参数估计过程,提高矢量重构精度;接着通过最优基算法获得最优姿态四元数;最后进行仿真实验验证。实验表明,该方法较传统方法鲁棒性更强,收敛速度更快,600 s对准结束时刻准确度提高79%。     

多频未知时变扰动下的结构微振动鲁棒自适应控制

本文针对多频窄带未知和时变扰动,基于内模原理和Y-K参数化方法,提出一种反馈鲁棒自适应振动的主动控制算法。该算法通过设计PID中央鲁棒控制器,有效解决了次级通道模型未知情况下的鲁棒控制器参数设计问题。同时提出一种变步长最小均方（Variable Step Size Least Mean Square,VSSLMS）方法,可以在保证稳态误差的基础上大幅提升收敛速度,并通过系统辨识实验验证了所提VSSLMS方法相较于其他VSSLMS算法在收敛性能上的优越性。通过结构微振动主动控制实时实验,对比验证了单独采用滤波x最小均方（Least Mean Square,LMS）自适应控制算法、基于LMS算法的鲁棒自适应控制算法和基于VSSLMS算法的鲁棒自适应控制算法的抑振效果。实验结果表明,本文基于VSSLMS算法的鲁棒自适应控制算法在面向双频正弦窄带扰动以及其频谱、幅值突变情况时,都具有较好的收敛性和鲁棒性。     

液压柔性机械臂运动及振动的鲁棒控制

针对液压柔性机械臂刚体运动和振动控制，本文提出了一种新的鲁棒控制器设计方法。该设计方法结合了反演控制设计方法、滑模控制理论及极点配置技术，对系统不确定性具有较强的鲁棒性。其中滑模控制主要是通过虚拟控制扭矩的设计，来实现在柔性臂端点负载不确定的情况下，对其刚体转角和柔性振动的控制；反演控制设计主要是完成系统的实际输入——液压伺服阀阀芯位移的设计；而极点配置应用于滑模平面极点的设置，获得期望的系统动态响应。基于Lyapunov稳定性理论的系统稳定性分析，证明系统跟踪误差将收敛于有限区域内。仿真实例表明了本文方法的有效性。     

随机不确定系统的鲁棒H∞控制

本文研究随机系统的鲁棒H∞控制问题。假设不确定参数矩阵是时变,范数有界的,外部干扰是一个随机过程。借助于线性矩阵不等式给出了系统是鲁棒H∞可控的一个充分条件。与用代数Riccati-型方程给出的确定性系统的有关结论相比,本文所得到的定理具有计算上的优点。     

卫星精确定向的模型匹配鲁棒控制器设计

建立圆轨道卫星的姿态动力学模型,并进行线性化,分析感器噪声对卫星姿态角和姿态角速度的影响,并构造参考模型,考虑到传感器测量误差和参数的不确定,采用加权函数法设计模型匹配鲁棒H∞控制器,并通过DK迭代求解,仿真证明卫星能够跟踪参考信号,鲁棒H∞控制系统也具备了良好的性能.     

含控制时滞的海洋平台前馈反馈最优跟踪控制

通过引入状态变换,将含控制时滞的海洋平台系统转化为无时滞系统.然后,通过引入渐近稳定的期望系统,基于波浪力线性外系统近似模型,给出了海洋平台系统基于二次型性能指标泛函的前馈反馈最优跟踪控制器设计方法及其控制器的存在唯一性条件.控制器的前馈增益矩阵和反馈增益矩阵可分别经由求解代数Riccati方程和Sylvester方程得到.仿真算例表明了方法的有效性,且在减小平台的振动幅值和控制力方面,前馈反馈最优跟踪控制方法优于前馈反馈最优控制方法.     

基于分段PD控制的振动基弹药传输机械臂轨迹跟踪控制

针对一种新型带振动底座的弹药传输机械臂的轨迹跟踪控制问题,设计一种鲁棒控制器。阐明了弹药传输机械臂的工作原理以及三维模型,利用第二类拉格朗日方法建立了弹药传输机械臂动力学模型。在控制力范数有界的假设下,基于分段线性控制算法以及计算力矩法,设计了反馈控制器。控制律表现为增益可变的比例微分控制,在动态过程中,控制器增益根据系统当时状态偏差以阶跃方式按设定规律作相应改变,当系统接近或达到终端状态时,控制器的增益趋于动态平衡状态。控制力输入总是满足给定的约束条件。采用龙格库塔法在MATLAB环境下进行数值仿真。结果表明,该控制器能很好地抑制基座的振动以及载荷不确定性带来的影响,满足自动装弹机的精确快速轨迹跟踪控制,具有良好的鲁棒性。     

自适应鲁棒H2控制及其在小型无人直升机航向控制中的应用

提出了一个新的鲁棒控制方法并将其应用到小型无人直升机的航向控制中.给出了直升机的非线性航向动力学模型并进行简化,然后线性化为具有仿射不确定性的线性模型.针对这个线性模型,基于线性矩阵不等式方法提出了具有自适应机制的鲁棒H2反馈控制器.这种设计方法可以降低固定增益控制器所固有的保守性,提高控制效果.数字仿真验证了设计方法的可行性.     

非线性系统的自适应可拓控制器设计

探讨可拓控制器的设计方法,利用自适应控制的设计策略来修正可拓控制器的增益参数,以近似获得所期望的最佳控制。所提出的控制器结构仅需调整单一参数,故易于实现。另外,引入最大值控制以保证所设计的可拓控制系统的稳定性,并将该控制器应用在非线性系统的控制上,以验证它的有效性及控制能力。     

基于逆系统方法的航天器姿态跟踪最优鲁棒控制

针对航天器有效载荷(如星载天线、星载相机)快速持续指向地面或在轨特定目标等空间任务,研究了航天器姿态快速连续跟踪控制问题。提出了一种计算跟踪参考姿态的新方法,给出了目标姿态参数的解析表达式。大范围机动时,姿态动力学方程是强耦合非线性的,用传统鲁棒控制方法处理比较困难。用机动四元数描述姿态误差,以避免姿态跟踪可能产生的奇异。在考虑参数不确定性和干扰力矩的情况下,应用逆系统方法和输入不确定性鲁棒控制与最优控制转换定理,将鲁棒控制问题转化为最优控制问题,回避了传统鲁棒控制复杂的设计过程。控制器的设计方法简单,可应用于更复杂的对象,且参数选择具有很大的灵活性,易于工程实现。仿真结果表明:控制器具有良好的鲁棒性,较高的跟踪精度和快速响应能力。     

LMI-based robust voltage tracking control for a class of renewable energy systems

This paper introduces a method of robust voltage tracking control for a class of renewable energy systems, which uses a linear matrix inequality (LMI)-based approach. A remodeling method is introduced where the nonlinear model of the renewable energy system is represented as a nonlinear combination of linear subsystems with state-dependent parameters (the so-called linear state-dependent parameter system model, LSDPM). Next, the remodeling method is applied to a boost converter, a photovoltaic (PV) system, and a wind energy conversion system as examples. A robust output voltage tracking approach is proposed based on the LSDPM. Using Lyapunov’s direct method, controller stability analyses are expressed as LMI formulations. Powerful numerical toolboxes then solve for the controller gains. The advantages of this approach include: i) the generalized remodeling technique is applicable to a wide variety of renewable energy systems; ii) it creates a unified LMI-based design framework for multiple control objectives; iii) it provides numerically solved control gains; and iv) it provides robust tracking control for the multiple objectives of renewable energy systems. Using an LMI-based robust voltage tracking controller is an accurate and effective method of control for many types of renewable energy systems. Finally, practical DSP-based experiments are carried out using the buck converter as an example. The satisfactory results of these experiments verify the theoretical derivations for this control method.     

基于LMI的结构主动控制系统故障诊断与隔离设计

基于H∞鲁棒控制原理,提出了结构主动控制系统故障检测器的设计方法,形成了结构主动控制系统的故障诊断与隔离技术(fault detection and isolation,FDI)。首先根据H∞控制目标提出了FDI系统的模型,将故障信号的检测问题转化为一个鲁棒控制问题,应用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)算法解出H∞最优控制器,即故障检测器。通过一个三层框架结构的数值算例验证了设计的有效性。该研究工作为结构主动控制系统的健康检测提供了参考,为进一步进行容错控制的研究奠定了基础。     

受需求扰动的供应链系统最优跟踪控制

针对动态供应链系统中市场需求扰动引起的牛鞭效应问题,提出一种基于前馈补偿的最优跟踪控制设计方法.首先,针对需求扰动可模型化为线性外系统的情形,引入了一个渐近稳定的期望系统;然后,基于线性二次型性能指标,给出了受需求扰动的供应链系统的前馈反馈最优跟踪控制器设计方法.控制器的反馈增益和前馈增益可分别通过求解Riccati方程和Stein方程得到.仿真结果表明,提出的前馈反馈最优跟踪控制方法能有效抑制需求扰动对供应链系统的影响,改善供应链系统的动态性能,且该方法明显优于经典的最优跟踪控制.     

风力发电机自适应鲁棒保性能控制器设计

本文针对变速变桨距风力发电机系统对于风能利用率、动态稳定性要求高的特点,建立了风能转换系统的线性参数变化（LPV）模型,给出了设计一个具有自适应机制的鲁棒保性能控制器的充分条件,进而设计出了一种新的自适应鲁棒保性能控制器。首先,运用自适应方法估计出系统的不确定参数,然后利用参数估计和鲁棒保性能控制方法设计系统的状态反馈控制器,其反馈增益阵是通过求解一组线性矩阵不等式（LMI）的约束而得到,并且满足某二次型性能指标。仿真表明,无论在低风速下还是在高风速下,控制器不仅使系统具有良好的动态特性和鲁棒性,而且使系统具有抑制外界干扰能力。     

基于迟滞观测器的压电堆补偿控制

压电堆具有反应速度快、能量密度高等特点被广泛应用于精密仪器的作动装置.然而,压电堆输出位移与驱动电压之间存在的迟滞效应会严重影响控制精度.为了补偿迟滞效应带来的影响,提升控制效果,提出了一种基于滑模变结构理论的类Luenberger迟滞观测器,观测器的设计不仅考虑到了模型中的不确定因素,还可在一定程度上减小外部扰动带来...