含极点配置的H2/H∞控制在飞控系统中应用

H2/H∞控制方法是鲁棒控制理论中的一种重要的方法,并已经得到了一些应用.对含有极点配置的H2/H∞控制方法在飞行控制系统中的应用进行了研究,并以某推力矢量飞机纵向系统模型为例.在存在模型参数扰动时,基于线性矩阵不等式进行了含区域极点配置的H2/H∞控制飞行控制系统的设计.仿真结果表明,设计的飞行控制系统满足极点配置的要求,并且具有良好的动态品质,而且对脉冲干扰信号和白噪声干扰信号具有较强的抑制能力,从而使系统具有良好的稳态性能和鲁棒性能.由此验证了该设计方法的有效性和实用性.     

基于粒子群的H_∞混合灵敏度在飞控系统中的应用

提出了一种基于粒子群优化算法的H∞混合灵敏度控制律设计方法。该方法采用粒子群优化算法来优化加权函数,用H∞混合灵敏度方法设计飞行控制系统鲁棒控制器,满足了系统时域和频域性能要求。以某型飞机横侧向运动为例进行仿真,结果表明,用该方法设计的飞行控制系统具有良好的鲁棒性能和稳态性能,而且具有很好的动态品质。     

电磁轴承增益调度多目标控制器设计

为了减弱转子质量不平衡带来的干扰,提出一种多目标(H2/H∞控制和极点配置)性能要求的增益调度电磁轴承控制器.电磁轴承这类线性参数变化系统(LPV)可认为是参数多面体,在多面体各顶点处采用线性矩阵不等式组(LMIs)和凸优化技术,设计满足闭环极点配置和H2/H∞性能的控制器参数,然后将这些控制器参数综合为一个增益调度控制器.仿真结果表明,利用该方法设计的控制器可使电磁轴承随转速变化始终具有良好的控制性能.     

多约束主动悬架H2/H∞混合控制器设计

利用闭环极点配置中的D-稳定性原理,给出了有硬约束的H2/H∞混合控制器的LMI条件并应用于汽车主动悬架分析.用这种方法设计的控制器,通过H∞控制性能指标保证了系统输出信号与输入信号的总能量之比小于适当的γ值,并且利用H2控制,保证了输出信号的能量与输入信号的能量在时域上的峰值比低于一个适当的μ值,同时,将闭环系统的极点配置在复平面上的一个适当区域,可以保证系统具有一定的动态性能和稳定性,比较好的解决了系统性能和系统鲁棒性之间的折衷优化控制问题.     

基于LMI方法的机器人LPV鲁棒H_∞控制器设计

对平面两关节直接驱动机器人 ,提出一种同时将闭环极点配置到满足动态响应区域内的变增益 L PV鲁棒 H∞ 控制器设计新方法。利用 L PV的凸分解方法 ,将机器人模型化为具有凸多面体结构的L PV模型 ,然后利用 L MI技术对凸多面体各顶点分别设计满足 H∞ 性能和闭环极点配置的反馈增益 ,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的 L PV控制器。仿真结果验证了该控制器可使机器人随关节位置变化始终具有良好的控制性能。     

线性时变参数系统的混合鲁棒H2/H∞控制

研究具有模型参数不确定性和外部扰动的一类系统，即线性变参数系统（LPV）。考虑参数在多胞内变化，系统状态方程可以由多胞矩阵描述，利用H2／H∞范数条件与系统状态空间实现的线性矩阵不等式（LMI）之间的等价性，来求出H2／H∞。设计问题的解，同时设计含有极点配置的多胞状态反馈控制器，使闭环系统具有所期望的混合H2／H∞性能和动态特性。给出一个弹簧阻尼器算例进行分析求解，仿真说明了系统的鲁棒稳定性和对脉冲干扰的抑制作用，验证了设计方案的有效性。     

线性系统相容指标约束下的容错控制新方法

针对一类具有范数有界不确定性不满足匹配条件的线性连续系统,对易于失效的执行器进行容错控制设计,重新研究了圆域极点指标、H∞指标和H2指标约束下的满意容错控制器的设计问题.基于线性系统的极点配置理论和H2/H∞控制理论,利用线性矩阵不等式( LMI)方法,在假设失效执行器的输出为任意能量有界信号的情况下,分析了这3类指标在相容情况下的取值范围,并在相容指标约束下得到了新的满意容错控制器的设计方法,给出了满意容错控制器的具体设计步骤.所设计的满意容错控制器使闭环系统的极点在一个给定的圆域内,并且保持着系统给定的H2/H∞性能要求.     

基于LM I方法的机器人L PV 鲁棒H ∞控制器设计

对平面两关节直接驱动机器人,提出一种同时将闭环极点配置到满足动态响应区域内的变增益LPV鲁棒H∞控制器设计新方法,利用LPV的凸分解方法,将机器人模型化为具有凸多面体结构的LPV模型,然后利用LMI技术对凸多面体各顶点分别设计满足H∞性能和闭环极点配置的反馈增益,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的LPV控制器,仿真结果验证了该控制器可使机器人随关节位置变化始终具有良好的控制性能。     

具有区域极点配置的飞控系统混合H2/H∞控制

研究飞控系统特性,针对某型飞机纵向运动的参数摄动不确定性,为了提高控制系统的稳定性和优化系统的性能,采用基于线性矩阵不等式(LMI)的混合H2/H∞控制方法设计控制器,减小不确定性对系统的影响,以实现对系统鲁棒性能的要求,并将被控系统的闭环极点配置在预期的区域内,进一步保证系统具有良好的动态特性.通过实例仿真验证分析,系统不但满足了动态性能指标,且当系统参数不确定性在一定范围内时,控制器对系统仍能进行有效的控制,表明了控制器对一定范围内的参数不确定性具有较好的抑制作用,验证了设计方法的实用性与有效性.     

一种改进的H∞鲁棒自校正控制

指出英国学者Grimble推出的H∞鲁棒自校正控制不能使系统所有闭环极点配置在预 定区域的问题,介绍基于一种W变换的、具有预定闭环极点区域的H∞鲁棒自校正控制的设计 方法,并给出了这种改进的H∞鲁棒控制的频域分析,最后给出了一个例子.     

基于QFT的空射反坦克鲁棒导弹飞行控制系统设计

空射反坦克导弹飞行控制系统设计面临的主要困难是模型参数大范围变化所带来的系统高度不确定性;针对导弹参数有界不确定性问题,提出了一种基于定量反馈理论(Quantitative Feedback Theory,QFT)和极点配置理论相结合的鲁棒飞行控制系统设计新方法,并基于该方法完成了空射反坦克导弹俯仰通道鲁棒飞行控制系统的设计;仿真结果表明,所设计的飞行控制系统具有较强的鲁棒性和跟踪性能。     

一类远程控制系统的时延补偿H∞鲁棒控制

针对一类有扰动的多时延不确定模型的远程控制系统,为了有效减少网络时延对系统的影响,提出了一种改进Smith补偿H∞鲁棒控制算法;在给出系统体系结构的基础上,应用改进Smith补偿器将含有网络时延的系统鲁棒性能问题转化为无时延的鲁棒性能问题,并对系统存在的模型不确定性和干扰问题引入H∞混合灵敏度设计方法设计了鲁棒控制器;此方法适用于工业现场为无线传感器网络的远程控制系统,通过对存在乘积性的不确定系统进行仿真研究,证明该算法具有良好的控制品质和动态性能。     

考虑参数不确定性的主动悬架鲁棒H2/H∞混合控制

基于线性矩阵不等式方法,提出了一种新的考虑参数不确定性的鲁棒H2／H∞控制器设计方法,并用于车辆主动悬架设计．假定系统不确定参数是范数有界的,通过引入同一个Lyapunov矩阵来同时满足闭环系统的也和H∞性能条件,把鲁棒H2／H∞控制器设计转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,进而应用内点法等凸优化技术进行求解．以四分之一车辆模型主动悬架设计为例,进行了数值仿真．结果表明,无论车辆簧上质量是否存在变异,鲁棒H2／H∞控制器均能给出很好的控制效果．     

控制输入受限的拦截卫星轨道鲁棒H2/H∞控制

针对拦截卫星在执行轨道拦截任务的过程中存在不确定参数和不同类型外界干扰的轨道控制问题,研究了基于鲁棒H2/H∞稳定的控制器设计方法.首先,考虑参数不确定性、外界干扰、系统的H2/H∞性能和有限时间性能、控制输入限幅和极点配置,建立了相对运动轨道模型和相应的约束条件,并由此提出了控制器设计目标.然后采用线性不等式技术提出并证明了控制器存在的充分条件,并将控制器的设计转化为一个凸优化问题进行求解.仿真结果表明,设计的控制器能够使系统稳定并满足各项约束,且对系统不确定性具有较好的鲁棒性以及对外界干扰有一定的抑制作用.     

具有闭环极点位置约束的H2/H∞混合控制

主要研究系统具有闭环极点位置约束的H2/H∞混合控制问题.通过引人一个辅助性能 函数,将具有极点位置和H∞性能约束的系统H2性能优化问题转化成有一个矩阵方程约束 的辅助性能函数优化问题,并给出这个问题静态输出反馈解的表达式.     

具有预期闭环极点区域的稳定控制器的H∞优化设计方法

本文从工程应用角度出发,提出了一种将闭环极点设置于预期稳定区域的稳定控制器的 H∞优化设计方法,即实参数优化求解控制器的方法.这种方法综合考虑了闭环动态性能、抗 干扰、鲁棒性以及控制器本身的稳定性.实例表明,与现有的H∞设计方法相比,用本文方法 设计的控制系统在不显著增大抗干扰和鲁棒性指标情况下,具有闭环动态性能良好及控制器 稳定等优点,因此具有工程应用价值.     

大气扰动下无人机纵向控制律设计研究

针对飞行控制系统设计中的大气扰动抑制问题进行了研究;讨论了Dryden紊流频域模型及时域对应的成形滤波器,建立了大气扰动下飞机纵向运动的小扰动方程;基于H∞控制理论,应用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了鲁棒飞行控制系统;以某无人机纵向通道为例,选取全飞行包线内多个特征状态点,对设计的控制器进行仿真实验;仿真结果表明,所设计的控制器具有满意的干扰抑制能力和良好的鲁棒性及动态品质。     

基于LMI方法的板形板厚综合系统的H∞跟踪控制器设计

针对板带材轧制是一个复杂的非线性过程，板形控制(AFC)和板厚控制(AGC)又是相互耦合的一个综合系统等特点，该文建立了工作点线性化的冷连轧板形板厚离散化状态空间模型；将H∞跟踪控制问题转化为标准的H∞控制问题，并应用LMI(Linear Matrix Inequality)方法设计了板形板厚H∞跟踪控制器。仿真结果证明了此H∞控制系统具有良好的鲁棒稳定性、自适应跟随和抗扰性能，其控制效果优于传统的解耦PID控制。     

Delta算子系统具有圆形区域极点约束的非脆弱H∞滤波器设计: 一种LMI优化方法

研究了一类Delta算子线性系统具有圆形区域极点配置的非脆弱 H∞滤波器设计问题. 本文的目的是设计滤波器使得滤波误差系统不仅满足给定的圆点极点约束或D稳定约束, 而且从扰动输入到滤波误差的传递函数满足给定的 H∞范数约束. 所设计的滤波器具有乘性的滤波器增益变化, 基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法, 给出具有区域极点配置的Delta算子离散系统非脆弱 H∞滤波器存在的充分条件. 数值仿真例子说明设计方法的有效性以及所提设计方法具有更小的保守性.     

直流电机控制系统性能评价及控制优化

随着工厂中控制回路的增多,对控制系统进行性能评价,并对控制器进行优化非常必要。对基于最小方差准则的性能评价方法进行理论研究和算法推导,采用了线性回归算法来评价控制系统的性能。同时,基于直流电动机模型设计极点配置反馈控制器,采用按极点配置设计状态观测器的方法,通过观测器模型设计完成状态反馈,利用被控的状态模型设计极点配置的复合控制器,完成两种设计方法的比较。利用Ackermann公式计算出状态观测器模型,完成系统设计。通过仿真,分析了基于极点配置及状态观测器设计的控制器的性能。对控制系统的性能进行实时评估与优化,对于保障工业生产过程的安全、有效运行具有十分重要的意义。