电动公交车驱动与再生制动遗传优化鲁棒控制

针对电动公交车用永磁直流电机控制系统受电机参数摄动、挡位变化及载荷变化的问题,在建立控制系统主回路的基础上对电动公交车的驱动和滑行工况再生制动进行研究,提出了基于遗传算法的鲁棒H_∞控制方法。以控制系统的最小干扰和良好的鲁棒性为控制目标,将鲁棒H_∞控制器中加权函数的选取转化成多目标优化问题,通过遗传算法对其进行优化,设计出最佳的鲁棒H_∞控制器。实验结果表明:采用鲁棒H_∞控制器在公交车驱动时的速度响应较双闭环PI控制更快,在下坡滑行工况再生制动时比双闭环PI控制具有更好的稳定性、更强的鲁棒性和抗干扰能力。     

鲁棒H∞滤波在液压位置系统中的应用

轧机液压伺服位置控制系统,常常因外界环境变化等而发生参数改变,使轧机液压位置控制系统变为不确定性系统,给系统控制设计带来较大困难。针对一类具有范数有界和系统参数不确定性的时滞依赖系统,设计了鲁棒H_∞滤波器。通过建立液压位置被控对象数学模型,并假设外界环境条件的变化致使系统阻尼比参数变化,通过应用构造的鲁棒H_∞滤波器的算法,能使轧机液压伺服位置控制系统具有很好的抑制能力,具有较好的状态估计效果,还能够保证系统的快速响应特性和鲁棒稳定性。     

数控机床直线伺服系统混合LQ-H∞控制器设计

文章基于永磁直线同步电机系统提出了一种将线性二次型最优控制同H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略,文中的控制器由两部分组成,H∞鲁棒反馈控制器和线性二次型最优控制器,前者作为抗扰调节器,后者作为跟随调节器。这种控制策略的优点在于,它既能利用H∞控制方法保证系统的鲁棒性能,克服系统中存在的模型不确定性与外部干扰对系统性能的影响,又能够利用线性二次型最优控制器的线性反馈控制策略保证系统的跟踪性能。仿真结果表明,该方案在保证对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性的同时,又改善了伺服系统跟踪的快速性、精确性。     

基于反演法的电液位置伺服系统的自适应鲁棒控制

本文研究了高性能电液位置伺服系统的鲁棒控制设计。这类系统，除了液压伺服系统的非线性动力学特性外，还包含大范围变化的不确定参数，其中既有不确定常数，也存在不确定的非线性干扰。为解决这一类非线性系统的控制问题，提出了基于反演控制设计和非连续自适应修正算法的自适应鲁棒控制器(ARC)设计方法，给出了基于Lyapunov稳定性理论的系统稳定性证明。跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整。数字仿真结果表明，控制系统对给定位置的跟踪具有良好的动态特性，对系统的不确定性，具有较强的鲁棒性。     

输弹机液压提升机构H∞鲁棒控制器设计

自行火炮输弹机提升机构将放置在炮车底部的弹丸提升到炮膛高度。针对该系统对运行稳定性的要求以及在运动过程中,系统参数和外干扰会发生变化的特点,设计H∞鲁棒控制器,利用μ综合分析验证加入控制器后系统鲁棒性。仿真和实验表明:加入H∞控制器系统对参数变化和负载变化有很强的鲁棒性,并显著改善了系统对输入信号的跟踪性能。     

负载扰动的电液比例位置系统鲁棒控制策略研究

针对带有负载扰动的电液比例位置系统,提出了一种可以实现高精度位置跟踪的动态面鲁棒控制策略。该控制策略在设计过程中引入动态面方法避免了传统反步法设计鲁棒控制器时带来的"计算膨胀"的问题,提高了控制策略在实际系统中的可使用性。通过Layapunov方法证明了鲁棒控制器作用下电液比例位置系统的所有信号有界稳定且具有渐近跟踪性能。最后,通过MATLAB仿真,验证了该控制策略的有效性。     

电液位置伺服系统鲁棒反馈线性化控制

针对电液位置伺服系统存在强非线性和外界干扰不确定性的问题,提出将反馈线性化与滑模控制相结合的鲁棒反馈线性化控制策略。建立了电液位置伺服系统非线性模型,利用反馈线性化技术将其精确线性化,利用滑模控制来补偿其外界干扰不确定性,同时采用最优控制理论设计了切换函数,并引入模糊控制设计了自适应指数趋近律。以时变负载力扰动为例对系统性能进行了研究,仿真结果表明:该方法有效提高系统鲁棒性、加快响应速度和削弱了抖振。     

非线性不确定液压伺服系统的H∞控制研究

以含非线性不确定特性和时滞特性的液压伺服控制系统为研究对象,推导了具有非线性不确定时滞系统鲁棒渐进稳定的充分条件,提出了以LMI表示的H∞控制器设计方法,并对此系统进行了仿真,仿真结果表明:所设计的H∞控制器使得系统具有很强的鲁棒性,并且对外部干扰信号具有很强的抑制能力.     

基于H∞反馈的直接驱动XY平台切向轮廓控制设计

为了提高XY平台的轮廓加工精度,在分析系统轮廓误差的基础上,提出将H∞速度反馈控制器和切向-轮廓控制器(TCC)相结合的控制策略.在速度环内采用H∞鲁棒控制理论设计反馈控制器,在具有模型摄动及外部干扰的情况下,保证了闭环系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,TCC使得XY平台之间的耦合作用消除,且轮廓控制器设计变得更加直接和简单.单轴系统采用IP(积分-比例)控制与速度前馈控制相结合的复合控制器.仿真结果表明所设计控制系统在保证具有较好的跟踪性能、鲁棒性能的同时轮廓精度大大提高.     

基于自适应反演的电液伺服系统设计

研究了电液位置伺服系统的自适应反演控制策略.针对电液位置系统的非线性数学模型,采用反演设计算法并设计GCMAC神经网络逼近系统不确定性,从前向后逐步递推得到了系统的控制Lyapunov函数.基于Lyapunov稳定性理论,给出了鲁棒自适应控制律和GCMAC神经网络权值调整算法,确保系统稳定且输出跟踪误差渐近收敛于零.仿真结果证明了该控制策略的有效性.     

基于模糊CMAC的飞行模拟机六自由度平台的复合控制

针对飞行模拟机六自由度平台电液位置伺服系统的负载变化大、非线性程度高、易受外界干扰等特点,提出采用模糊CMAC神经网络控制策略来提高系统的性能,给出具体的网络控制结构和算法,并在MATLAB上进行了仿真。仿真结果表明,该方法具有较强的自适应能力和鲁棒性,适用于六自由度平台的电液位置伺服系统。     

基于鲁棒线性逼近的电液伺服系统精确位置控制研究

通过对非线性时不变系统进行分析,提出了一种鲁棒线性逼近的电液伺服系统精确位置控制方法。基于电液伺服控制系统的模型,得到了其非线性动力学方程。在此基础上设计了鲁棒H∞方法,并引入图解法和整体凸映射方法求解控制器的模型,用于电液伺服系统的位置控制;通过分析非线性时不变系统,找出线性化误差出现的起因;在泰勒级数展开式的基础上,对减小线性化误差的方法进行了研究;联合图解法以及整体凸映射方法,从构造多面体和构造网格的角度出发,研究线性化不确定度问题,用于减小线性化误差。实验结果表明:所提方法对位置控制的性能较好,超调量较小、调节速度较快、准确度较高。     

基于H∞ 控制策略的机床主轴综合鲁棒控制研究

针对数控机床主轴的控制问题,采用综合鲁棒控制器实现数控机床主轴的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造数控机床主轴系统模型简图,建立了考虑切削力的数控机床主轴的完整动力学模型。基于H_∞控制策略开发针对机床主轴的综合鲁棒控制器。采用MATLAB软件对数控机床主轴进行仿真,并与传统PID控制器的仿真结果进行对比和分析。结果显示:采用综合鲁棒控制器控制的数控机床主轴转速超调量小,能快速消除波动;所需控制电压范围减少了约50%;即使受到较大随机干扰,主轴系统也能够快速消除干扰,处于受控状态且稳定。采用综合鲁棒控制器可以提高机床主轴的动态稳定性以及抗干扰能力。     

基于虚拟分解的液压机械手RISE渐近跟踪控制

多自由度液压机械臂是一个多输入多输出、强非线性、强耦合的机电液复杂非线性系统，对液压机械臂精确控制是极富挑战的任务。提出一种基于虚拟分解的误差符号积分鲁棒控制方法用于液压机械手系统的高精度跟踪控制。考虑三关节之间的动力学耦合、液压作动器动态和摩擦效应，首先基于虚拟分解建立液压机械手的运动学和动力学数学模型，基于虚拟功率流保证子系统和整个系统的L₂和L_∞稳定性，设计虚拟控制方法。然后进一步将关节之间的耦合作用融入到鲁棒控制器设计之中，发展出基于虚拟分解的误差符号积分鲁棒控制方法，进一步增强了关节位置跟踪能力。基于Lyapunov理论证明该控制方法可实现位置跟踪误差的渐近收敛。对比仿真结果表明，提出的基于虚拟分解的鲁棒积分控制器具有优异的渐近跟踪性能。     

考虑多变负载扰动的电液系统速度追踪控制北大核心CSCD

成形速度是影响金属成形性能的关键因素之一。为了提高成形速度的稳定性,改善金属成形质量,考虑电液系统多变负载扰动,构建了电液系统动力学模型。对成形过程中的不同工况进行了负载模拟,建立了表征系统不同阶段特性的动力学分段子模型。通过引入边界层函数代替符号函数设计了切换控制律,对多变负载扰动增加补偿项。基于鲁棒反馈线性化控制提出了统一切换控制策略。通过仿真和实验对比,分析了统一切换控制、PD控制、鲁棒控制在不同负载状态及不同成形速度下的系统响应。结果表明:统一切换控制可以提高系统速度控制的精度和鲁棒性,验证了统一切换控制策略对多变负载扰动抑制的有效性。     

基于Η∞鲁棒控制的电液负载模拟器的性能研究

将电液负载模拟器中的多余力矩视为外干扰,并考虑各种不确定性的影响,采用基于Η∞鲁棒控制理论的方法设计了鲁棒控制器;同时,采用该控制器针对系统存在参数变动、高阶未建模动态及外干扰等不同工况时的特性进行了仿真研究以及系统动静态特性的实验研究.仿真和实验结果表明,在该控制器的作用下,系统不仅很好地实现了动态跟踪性能而且表现出良好的鲁棒性.系统的性能指标达到幅值误差小于±10%及相位滞后小于10°时的有扰闭环频宽为10Hz.     

基于H∞鲁棒控制的电液负载模拟器的性能研究

将电液负载模拟器中的多余力矩视为外干扰,并考虑各种不确定性的影响,采用基于Η∞鲁棒控制理论的方法设计了鲁棒控制器;同时,采用该控制器针对系统存在参数变动、高阶未建模动态及外干扰等不同工况时的特性进行了仿真研究以及系统动静态特性的实验研究。仿真和实验结果表明,在该控制器的作用下,系统不仅很好地实现了动态跟踪性能而且表现出良好的鲁棒性。系统的性能指标达到幅值误差小于±10%及相位滞后小于10°时的有扰闭环频宽为10Hz。     

基于观测器的机械手伺服系统非脆弱H∞控制

针对一类不确定时滞系统,考虑系统状态的不确定性和控制器的脆弱性,在系统的状态不能直接测量得到的情况下,设计基于状态观测器的不确定时滞系统的鲁棒非脆弱H_∞控制器。将其应用于机械手伺服系统轨迹跟踪控制仿真,通过对机械手角度、角速度等状态信息的观测跟踪,验证了状态观测器的有效性和鲁棒非脆弱H_∞控制的可行性。     

混合灵敏度控制在电液位置控制系统中的应用

建立电液位置控制系统的数学模型,设计H∞混合灵敏度控制器,利用MATLAB/simulink进行系统的PID控制和H∞混合灵敏度控制的仿真,最后通过变负载实验对PID控制、H∞混合灵敏度控制效果进行比较.仿真和实验结果表明,H∞混合灵敏度控制比常规PID控制具有更好的鲁棒性,可以很好地满足大多数电液位置控制系统的要求,具有很强的实用性.     

双缸电液提升系统的鲁棒输出反馈同步控制

为了提高双缸液压驱动提升系统实际运行中的鲁棒稳定性和动静态性能,提出一种基于降维观测器的鲁棒输出反馈同步控制方案。该控制器是针对液压缸速度不易测量和实际系统的完整非线性动态模型存在参数不确定性及外部干扰的情况而设计的,并且为了提高两缸的同步性,同步控制设计中引入两活塞位置同步误差的积分作为系统的附加状态。所设计的控制器理论上保证了无速度传感器的提升系统即使在非线性外界扰动和参数不确定的影响下,液压活塞的位置、速度误差和同步误差仍均能渐近收敛到零。仿真研究结果也验证了所提出的控制方法的有效性。