H∞回路成形方法在航空发动机控制中应用及验证

引入了基于频域理论的H∞回路成形方法对航空发动机进行控制器设计,有效地克服了类似于LQG的传统时域方法设计过程不透明的缺陷;为了提高控制器设计效率和准确性,在设计过程中,设计了一种能自动搜寻满足要求的权函数参数的方法,同时对传统的控制结构进行了改形,改善了控制器性能;为更充分对控制器性能进行验证,在设计的航空发动机数控系统快速原型化实时仿真平台上进行了仿真,证实了所设计的改型后的H∞回路成形控制器在航空发动机控制上所具有的良好的性能。     

H∞回路成形法设计直升机飞控系统

直升机飞控系统幅频特性应低频高增益,高频低增益,尽可能提高带宽,以适应全包线机动飞行,优良动态跟踪及通道解耦等要求.用回路成形法结合经典控制理论,通过选取恰当的权阵和,而后用优化得到控制器,给出了直升机飞控系统内回路工程设计的具体策略.并指出了回路成形设计中的抗积分卷绕实施途径.对所给出的设计策略的有效性均辅以仿真验证.在成功的内回路设计基础上,可简便地单独设计外回路各通道.     

H∞回路成形中的μ综合法

H∞控制理论中的回路成形设计和μ综合都已经是定型的设计方法. 最近有文献提出一种将这两种设计方法结合起来处理弱阻尼谐振模态参数摄动的新方法. 但是实际设计表明, 二者的结合并没有达到预期的效果. 本文分析指出, 回路成形本质上是一种鲁棒稳定性设计, 其H∞范数指标的逆就是系统的稳定裕度. 而μ综合只是一种鲁棒性能的设计工具. μ综合与回路成形结合只是反映在稳定裕度上, 而并不影响设计所允许的摄动大小. 所以在回路成形设计中没有必要再加进μ综合法. 文中附有算例.     

基于直接状态空间理论的H∞鲁棒控制器设计方法及实例

鲁棒性是系统的重要性能指标。H∞鲁棒控制能够解决系统存在不确定性时的鲁棒性问题。一般的H∞鲁棒控制器设计方法的计算量偏大。基于直接状态空间理论，通过无迭代的求解两个Riccati方程得到具有鲁棒性的控制器，从而解决了计算量偏大的问题。最后讨论了H∞控制理论的应用。     

一种改进的H∞回路成形权重函数优化选取方法

在介绍和分析H∞回路成形基本设计方法的基础上，针对权重函数选取需要反复迭代、过程繁琐、所得控制器难以同时满足时域和频域性能指标等问题，提出了一种基于工程设计、辅以混沌优化理论的权重函数选取方法．与常规的权重函数选取方法相比，该方法能够减少权重函数选取时迭代的次数，保证控制器的综合性能．仿真研究表明，利用该选取方法设计控制器简单易行，且控制器的性能能够更好地满足设计要求．     

广义系统状态反馈H∞控制的一个条件

采用状态空间方法,讨论一类广义系统的基于静态状态反馈的H∞控制问题,得到了该问题满足可解性的一个充分必要条件;某个基于系统参数阵的广义代数Riccati不等式有满足一个广义约束的解,借助于广义代数Riccati不等式的解,给出一个所要求的且结构简单的控制器构造,若广义系统满足正交条件,则所得结论可进一步简化。     

关联大系统的分散H∞/LTR控制

讨论关联大系统分散回路传递再生的设计问题.利用矩阵的奇异值分解技术,提出了对关联项进行块对角化处理的一种新方法.基于H∞理论,将多变量系统的回路传递再生方法推广于分散控制关联大系统,并避免了在所有可能的分散观测器增益构成的集合上,直接计算再生矩阵的H∞范数下确界的困难.     

基于H∞理论的关联大系统分散鲁棒控制

基于H∞理论提出了关联大系统分散鲁棒控制的一种新的设计方法.得到的控制器不但使闭环系统渐近稳定,而且能使闭环系统从扰动输入到被控输出的传递矩阵的H∞范数小于某个给定的扰动变小常数,并对系统参数的不确定性具有鲁棒性.     

基于H∞环路成形和自适应神经模糊推理系统的模糊控制器设计

H_∞环路成形方法设计的控制器阶次较高,不便于工程实现和参数调整;用传统方法确定模糊控制器隶属度函数的参数和模糊规则比较费时且难以保证鲁棒性能和时频域性能指标.针对上述情况,提出了一种综合运用H_∞环路成形和自适应神经模糊推理系统来设计模糊控制器的方法.首先采用H_∞环路成形设计方法,得到鲁棒裕量、动态和稳态性能都符合要求的控制器,然后用自适应神经模糊推理系统来逼近此控制器,最后根据自适应神经模糊推理系统参数确定相应的模糊控制器规则和参数.该方法确定模糊控制器隶属度函数的参数精确而省时,且能保证控制器具有较强的鲁棒性和良好的控制效果.通过对小车倒立摆系统进行的仿真,验证了该控制器设计方法的有效性.     

带有大型挠性网状天线航天器的鲁棒H∞控制方法

针对带有大型挠性网状天线航天器存在的挠性结构不确定性问题,提出了基于比例微分(PD)结构滤波器的鲁棒H∞双层反馈控制方法,第1层采用经典的PD+结构滤波器,确保刚体部分双积分环节稳定,第2层在提取第1层标称模型后,给出通用加权函数,通过构造增广模型得到鲁棒H∞控制器.该控制器结构简单,适合工程应用.通过仿真表明,本方法相对于传统PID+结构滤波器方法能够快速稳定三轴姿态;当结构参数变化较大且三轴姿态偏置为动态时变时,有可能导致传统方法失稳,而本方法具有较强的鲁棒适应性,仍能完成航天器天线的指向任务.     

奇异摄动系统的H∞控制: 基于奇异系统的方法

实际系统的奇异系统模型往往通过忽略系统的奇异摄动系统模型微分项系数矩阵中的小时间参数得到.然而, 传统的奇异系统控制器设计很少考虑微分项系数矩阵的摄动. 本文拓展了现有奇异系统输出动态反馈H_∞控制器的设计, 使得当实际闭环系统中存在小时间参数时, 仍然能保持稳定并且满足一定的H_∞性能指标. 仿真算例说明了本文提出方法的有效性.     

奇异摄动系统的H_∞控制:基于奇异系统的方法

实际系统的奇异系统模型往往通过忽略系统的奇异摄动系统模型微分项系数矩阵中的小时间参数得到.然而,传统的奇异系统控制器设计很少考虑微分项系数矩阵的摄动.本文拓展了现有奇异系统输出动态反馈H∞控制器的设计,使得当实际闭环系统中存在小时间参数时,仍然能保持稳定并且满足一定的H∞性能指标.仿真算例说明了本文提出方法的有效性.     

采样系统的H∞混合灵敏度设计

由于流行的提升法实际上并不适用于采样控制系统的H∞最优设计,本文提出一种基于频率响应概念的新的离散化H∞设计方法.文中结合S/T混合灵敏度问题,分析说明了这种离散化方法,并从鲁棒稳定性和性能两方面对设计结果进行了定量的验证.文中还与提升法的H∞设计进行了对比,指出由于提升变换需要进行回路转移,改变了标准H∞问题中的结构关系,因而设计结果并不理想.     

采样数据系统故障检测的H∞方法

提出一种对采样数据系统进行故障检测的H_∞方法. 首先构造离散时间故障检测系统, 分析残差产生器的动态特性. 然后从故障检测的角度引入算子, 定量考察连续时间未知输入信号和故障信号对离散时间残差信号的影响. 最后优化残差产生器的参数, 使得故障检测系统对未知输入具有较强的鲁棒性, 同时对故障具有较高的灵敏度.     

不确定脉冲系统的鲁棒H∞控制

首次提出并研究了不确定脉冲系统的鲁棒H_∞控制问题. 基于代数Riccati方程正定矩阵解的存在性, 建立了不确定脉冲闭环系统具有鲁棒H_∞特性的充分性准则, 同时给出了相应的状态反馈控制设计方法, 并用数值例子说明了所得结果的有效性.     

时滞LPV系统的H∞控制新方法

研究了具有随参数变化状态时滞的线性参数变化系统的H_∞控制问题,该系统的状态空间矩阵和时滞是实时可测且在闭集内变化的参数的确定函数.提出了一种新的依赖于参数的H_∞性能准则,该准则通过引入附加矩阵解除了系统矩阵与依赖于参数的Lyapunov函数之间的耦合而更易于数值实现.在此基础上设计了系统的H_∞状态反馈控制器,该控制器能够保证相对于所有能量有界的输入信号闭环系统满足给定的性能指标.采用线性矩阵不等式技术,将控制器存在的充分条件转化为凸优化问题.最后用数值仿真验证了所提出算法的可行性.     

Robust H-infinity filter for a class of polytopic Delta operator systems

This study deals with the robust H-infinity filtering for a class of Delta operator systems with polytopic uncertainties. By the aid of introducing two slack matrices to eliminate the coupling between systems matrices and Lyapunov matrices, an improved version of the bounded real lemma is given via linear matrix inequality formulation, which shows a close correspondence between the continuous-and discrete-time H-infinity performance criterion. Based on it, the existence condition of the desired filter is obtained such that the corresponding filtering error system is asymptotically stable with a guaranteed performance index. A numerical example is employed to illustrate the feasibility and advantages of the proposed design.     

利用状态反馈增益变化设计广义系统H∞可靠控制器

通过对状态反馈两种增益变化形式的分析,研究广义系统H∞可靠控制器的设计问题.给出基于状态反馈增益变化的广义系统H∞可靠控制器的定义,得到了执行器故障模型.用线性矩阵不等式(LMI)方法,研究两种状态反馈增益变化的广义系统H∞控制器存在的充分条件和设计方法.进而,针对执行器的不同故障情形,用LMI方法给出广义系统存在基于状态反馈增益变化的H∞可靠控制器的充分条件.最后,给出了优化广义系统H∞可靠控制器的设计算法.