基于H∞/LTR综合方法的永磁直线同步电机鲁棒控制

为了解决高精度数控机床永磁直线电机伺服系统中负载扰动及参数变化对系统性能产生影响的问题,将H_∞鲁棒控制理论和回路传递函数恢复(LTR)技术相结合,提出了一种带有观测器的H_∞/LTR综合控制方法.对系统进行目标回路设计,即在假设系统完全可测的前提下,设计一个鲁棒H_∞控制律,以满足系统性能要求; 对系统进行恢复过程设计,即通过设计观测器,使得系统在引入观测器后,目标回路传递函数得到恢复.仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的性能,且对于模型不确定性、外部扰动等具有较强的抑制作用.     

汽车稳定性控制中横摆力矩决策的LQR方法

综合跟随理想横摆角速度的方法和抑制汽车质心侧偏角的汽车稳定性控制方法,提出了一种新的最优控制方法。以线性二自由度车辆操纵特性模型为控制目标,基于汽车横摆力矩与车辆状态偏差之间的动力学关系建立了控制系统模型。采用线性二次型调节器(LQR)方法进行了汽车横摆力矩的决策,实现了汽车稳定性控制。在硬件与驾驶员在环仿真试验台上的试验验证了LQR方法的控制性能。     

Stiffness-damping matching method of an ECAS system based on LQG control简

A novel method of matching stiffness and continuous variable damping of an ECAS （electronically controlled air suspension） based on LQG （linear quadratic Gaussian） control was proposed to simultaneously improve the road-friendliness and ride comfort of a two-axle school bus. Taking account of the suspension nonlinearities and target-height-dependent variation in suspension characteristics, a stiffness model of the ECAS mounted on the drive axle of the bus was developed based on thermodynamics and the key parameters were obtained through field tests. By determining the proper range of the target height for the ECAS of the fully-loaded bus based on the design requirements of vehicle body bounce frequency, the control algorithm of the target suspension height （i.e., stiffness） was derived according to driving speed and road roughness. Taking account of the nonlinearities of a continuous variable semi-active damper, the damping force was obtained through the subtraction of the air spring force from the optimum integrated suspension force, which was calculated based on LQG control. Finally, a GA （genetic algorithm）-based matching method between stepped variable damping and stiffness was employed as a benchmark to evaluate the effectiveness of the LQG-based matching method. Simulation results indicate that compared with the GA-based matching method, both dynamic tire force and vehicle body vertical acceleration responses are markedly reduced around the vehicle body bounce frequency employing the LQG-based matching method, with peak values of the dynamic tire force PSD （power spectral density） decreased by 73.6%, 60.8% and 71.9% in the three cases, and corresponding reduction are 71.3%, 59.4% and 68.2% for the vehicle body vertical acceleration. A strong robustness to variation of driving speed and road roughness is also observed for the LQG-based matching method.     

基于鲁棒控制的闭环供应链网络协同控制方法研究

基于鲁棒控制理论,研究了闭环供应链网络中企业间协同控制方法.采用差分方程描述了基于再制造的逆向物流过程;采用矩阵状态方程建立了双链组成的闭环供应链网络动态模型;提出了需求波动最差条件下,两个单链组成闭环供应链网络中节点企业协同运作的鲁棒H∞控制方法;采用l2范数方法量化了系统中的牛鞭效应;通过仿真实验观察牛鞭效应的抑制效果,验证了该方法的可行性.这一结果为闭环供应链网络的稳定性和节点企业的协同控制研究,提供了一种新的方法.     

超高层电梯的 H∞ 鲁棒控制

针对超高层超高速电梯，讨论了电梯垂直运动以及鲁棒二自由度控制方法.其目的是要在期望的控制性能下实现轨迹跟踪控制和再平层控制，并对系统的参数不确定性具有鲁棒性.在描述电梯垂直运动基础上提出了一种鲁棒二自由度控制，可以有效抑制参数变化对系统的影响，使系统同时获得良好的速度跟踪特性、干扰抑制、鲁棒性和精度高再平层性能.将速度控制器设计归结为标准的 H_∞ 控制问题；用线性矩阵不等式法得到输出反馈次优 H_∞ 控制器；最后通过求解凸优化问题得到 H_∞ 最后控制器，以保证系统的鲁棒性.仿真结果表明了该方法的有效性.     

大范围模型参数变化系统的鲁棒控制设计方法研究

针对常规H∞混合灵敏度设计只能解决较少范围内的参数模型摄动，研究了大范围模型参数变化系统的鲁棒控制方法，讨论了基于H∞控制理论的两种设计方法，重点介绍了大范围参数摄动的鲁棒H∞混合灵敏度设计，这种方法同时考虑了参数不确定性和未建模动态不确定性的影响，以某飞机为算例，设计大包线范围的姿态角度控制律，计算和仿真结果说明了提出方法的有效性。     

永磁直线同步电机的零相位H∞鲁棒控制研究

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动伺服系统，提出了一种将零相位误差跟踪控制(ZPETC)和 H_∞鲁棒控制相结合的二自由度鲁棒跟踪控制策略.以解决系统的快速而精确的跟踪控制性能和抗扰性能之间的矛盾.零相位误差跟踪控制器保证了快速性，使系统实现准确跟踪；而H_∞控制器克服了负载扰动等不确定性影响，保证了系统具有较强的鲁棒性能.仿真实验结果表明，该方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时，对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性.     

视觉AGV差速转向控制方法研究

简要地介绍了基于机器视觉导向的AGV两轮差速转向的原理和组成,并对计算机控制系统设计、图像信息识别等AGV控制问题进行了阐述．研究了常规PID控制、线性二次型最优控制与智能控制方法对转向控制的差别．仿真和实验结果表明,智能控制方法相对传统控制方法,无需精确的AGV转向控制数学模型,设计的智能控制器使样车运行过程稳定,路径跟踪可靠,控制性能良好．     

基于模糊-PID控制的对开路面汽车制动稳定性研究

提出了利用横摆力矩控制汽车在对开路面制动稳定性的方法.根据建立的动力学模型确立了相关的控制策略和控制模式,设计了参数自整定的模糊PID控制器,仿真与道路试验结果表明,利用汽车制动稳定性横摆力矩模糊-PID控制方法,能减少汽车在对开路面制动时的跑偏或激转等危险,且使汽车在制动偏驶后能快速恢复正确行驶车道,而将模糊-PID控制与模糊控制,PID控制得到的仿真结果进行对比也证明模糊-PID控制能更好的满足控制要求,从而验证了参数自整定模糊-PID控制方法对于提高汽车制动稳定性和行驶安全性的可行性.     

机器人柔性臂的扭转振动主动控制研究

针对具有两连杆结构的空间机器人，设计了一种压电驱动器来抑制空间机器人柔性臂的扭转振动。采用拉格朗日方程和假设模态法对此机器人系统进行了理论建模，并建立了考虑随机干扰的状态空间表达式，基于随机最优控制理论设计了线性二次型高斯（LQG）状态反馈控制器。仿真结果表明，该主动控制策略能够有效衰减机器人柔性臂的扭转振动，从而提高了末端执行器的定位精度。     

LQG/LTR鲁棒控制器在机翼主动颤振抑制中的应用

传统的LQG(linear quadratic Gauss)控制器无法满足系统的鲁棒性要求,因此文章采用LQG/LTR(Loop transfer recovery)理论设计了机翼主动颤振抑制鲁棒控制器.文中1、2部分建立了气动伺服弹性系统模型并推导了LQG控制器,第3部分基于LQG/LTR理论分2步完成了鲁棒控制器的设计.利用典型的气动伺服弹性系统模型,分别采用LQG/LTR控制器和LQG控制器对机翼颤振进行抑制,仿真结果表明,LQG/LTR控制器的性能远远优于LQG控制器.     

LQG／LTR控制在二级倒立摆系统中的应用研究

以二级倒立摆系统为例,采用LQR状态反馈与卡尔曼状态估计相结合的方法,通过回路传输恢复LTR技术弥补LQG设计的不足,完成了LQG/LTR全状态反馈控制器的设计,并运用MATLAB语言进行仿真分析,将其仿真结果与LQR控制器进行了对比。结果表明,LQG/LTR控制在二级倒立摆系统中有效地解决了在外界干扰和量测噪声等情况下出现的不稳定问题,且具有较好的鲁棒性。     

LQG／LTR法在综合飞行／推进控制系统中的应用

以具有推力矢量控制的纵向着陆状态的战斗机为研究对象．应用ＬＱＧ／ＬＴＲ（ＬｉｎｅａｒＱｕａｄｒａｔｉｃＧａｕｓｓｉａｎ／ＬｏｏｐＴｒａｎｓｆｅｒＲｅｃｏｖｅｒｙ）法设计综合飞行／推进控制ＩＦＰＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＦｌｉｇｈｔ／ＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ）系统的集中补偿器，设计结果表明：系统具有良好的鲁棒性和解耦性。     

基于LQG／LIR多变量鲁棒简化控制算法

根据LQC／LTR（linear quadratic gaussion with loop transfer recovery）方法的基本原理,结合PID方法的基本思想和模型降价理论,提出一种简化的变量鲁棒控制算法,用此算法为某航空发动机设计了控制系统,并对其进行了仿真研究,得出仿真曲线,比较研究了简化算法和LQG／LTR算法,分析了简化算法的特点和实际应用意义。     

基于LQG控制器的四旋翼无人机姿态控制

四旋翼无人机是一种性能优良的VTOL(垂直起降)飞行器。以四旋翼无人机作为研究对象,首先根据动力学原理,对滚转角和俯仰角进行建模,在建模基础上,根据现代控制理论设计LQG控制器,并采用LTR技术和试验确定二次最优控制和卡尔曼滤波器中的参数,通过仿真与飞行实验来验证所设计控制器的性能。结果表明,LQG控制器具有较好的动静态性能,用它实现四旋翼无人机的姿态控制是切实可行的。     

论线性二次型高斯和线性二次型高斯恢复方法

对线性二次型高斯（LQG）方法和线性二次型高斯恢复（LQG／LTR）方法进行了研究比较,给出了LQG／LTR方法的LQG解释,指出了两种方法的内在联系．通过证明得出,廉价LQG控制系统等价于LQG／LTR控制系统．本文还给出了用LQG方法设计控制系统的一般步聚．     

广义预测控制与滚动式LQG控制关系

基于输入输出模型的广义预测控制与基于状态空间模型的滚动优化控制之间的关系还没有被人们所认识.本文基于CARMA模型及其等价的状态空间模型,建立了多变量广义预测控制算法的各种等价形式;给出了一种多变量滚动式的LQG控制算法;建立了随机多变量系统的广义预测控制与LQG控制之间的关系,导出了闭环系统特性方程,从而为分析多变量广义预测控制系统的稳定性和鲁棒性奠定了基础.     

基于Kalman滤波和LQG控制的主动悬架系统容错控制研究

传感器掺杂噪声信号是主动悬架系统运行过程中常见的一种故障. 针对二自由度车辆主动悬架系统加速度传感器发生故障的情况,基于最优控制理论和卡尔曼滤波算法,设计了线性高斯二次型(linear quadratic Gaussian,LQG)控制器,分别在谐波激励、冲击性和实测路面谱激励下,进行综合悬架性能仿真分析. 结果表明,与无容错情况相比,故障状态下采用容错控制后的簧载与非簧载质量传输率、悬架动行程传输率均大幅减小,有效提升了驾乘舒适性,同时轮胎动载荷传输率显著增大,确保了安全性,整体可近似恢复到无故障时的主动悬架性能.     

主动悬架 LQG 控制与模糊 PID 控制的比较研究

为了解决主动悬架系统控制问题,建立了1／2车辆主动悬架系统动力学模型,并设计了两种应用于主动悬架的控制器：LQG控制器和模糊PID控制器。 LQG控制器以车身垂向加速度、俯仰角加速度、悬架动挠度、轮胎动位移和悬架控制力作为其性能评价指标。模糊PID控制器将PID控制器与模糊控制器并联,采用了双模糊控制,分别以质心速度及其变化率和俯仰角速度及其变化率作为前、后悬架模糊控制器的两个输入;输出分别为前、后悬架的控制力。将分别应用这两种控制器的主动悬架在Simulink中仿真,结果表明两种控制器均能很好地改善汽车平顺性和乘坐舒适性。通过对两种控制的综合比较,模糊PID控制更具有实用性。     

PHCC平台下鲁棒性阻抗控制算法的研究

针对气液联控系统(PHCC)的非线性、系统参数及外界干扰的不确定性, 提出基于多滑模控制(MSSC)和函数逼近技术(FAT)的控制算法. 利用Lyapunov方法获得闭环系统稳定性, 实现了气液联控系统的鲁棒性阻抗控制. 在PHCC平台下进行了7mm/s斜坡往复信号和0.2Hz正弦信号的阻抗控制仿真研究. 仿真结果表明, 该控制策略能较好地实现PHCC系统的柔顺控制, 并具有较好的鲁棒性, 系统在自由运动阶段和柔顺运动阶段均具有较好的跟踪性能.