电动助力转向系统H_∞鲁棒控制及其对操纵稳定性影响研究

针对电动助力转向(EPS)系统动态特性的要求,在考虑系统路面干扰、传感器噪声等不确定性因素的基础上,设计了一种基于H∞鲁棒控制的电动机电流H∞鲁棒控制器。建立了包括三自由度车辆模型及EPS系统模型的综合控制模型,并将汽车操纵稳定性、驾驶员路感以及EPS系统鲁棒性能作为控制目标构建了系统仿真模型。对所建立的电动助力转向系统与无助力转向系统进行了对比仿真,结果表明,所设计的H∞鲁棒控制器不仅对传感器噪声和路面干扰有明显地抑制效果,同时也能保证驾驶员拥有良好的路感,并明显地改善了汽车在高速行驶时的操纵稳定性。     

电动助力转向系统的鲁棒H∞控制研究

电动助力转向系统（Electric Power Steering,EPS）中,机械摩擦、传感器噪声和路面干扰等不确定因素将降低EPS的助力跟踪性能、转向轻便性和鲁棒稳定性。针对该问题,以电动助力转向的助力跟踪性能、转向路感和车辆操纵稳定性为控制目标,基于电压补偿控制,设计了鲁棒H∞控制器。利用MATLAB/SIMULINK搭建了EPS控制模型、二自由度整车模型、轮胎模型,在单位阶跃操纵力矩作用下,仿真对比了电压补偿控制和基于电压补偿的鲁棒H∞控制的仿真响应情况,结果表明基于电压补偿的鲁棒H∞控制具有更好的助力跟踪性能、转向路感和鲁棒稳定性。     

基于LPV/H_∞控制的EPS系统及其硬件在环研究

建立了电动助力转向(EPS)系统和二自由度车辆的线性变参数(LPV)模型,设计了LPV/H∞鲁棒控制器,重点考虑了EPS系统本身参数摄动对其性能的影响;基于MATLAB对所采用的控制方法进行了仿真。仿真结果表明,LPV/H∞控制方法比一般的H∞方法具有更好的鲁棒性,可使转向系统的助力性能和路感得到提高,车辆的转向操纵稳定性也得到明显改善;基于LabVIEW PXI系统建立了EPS系统硬件在环试验台,在硬件在环试验台上,采用共轭梯度法实现了LPV/H∞控制方法的硬件在环试验,试验结果同样证明了所采用的控制算法的有效性。     

具有闭环区域极点约束的H_2/H_∞主动悬架鲁棒控制

以1/4车辆二自由度主动悬架为研究对象,采用同时具有H2性能和H∞性能的H2/H∞鲁棒控制理论,运用线性矩阵不等式工具箱,设计出具有H2/H∞性能要求和闭环区域极点约束的状态反馈控制器。运用闭环极点约束的方法,通过调整传递函数||T∞||∞和||T2||2值在H2/H∞混合控制中的权重系数,实现了悬架闭环系统H2和H∞的性能调节。在时域内和频域内进行了仿真,并与LQR控制器进行了对比分析。结果表明,采用H2/H∞鲁棒控制理论设计的控制器对系统参数不确定具有较好的鲁棒稳定性,而且能够有效地抑制外界干扰,很好地改善系统的动态性能。     

H_2/H_∞混合控制器对异步电动机扰动研究

研究异步电动机的控制,针对异步电动机模型的不确定性问题,首先将其线性化,然后将H2/H∞控制器应用于异步电动机的调速系统中,将异步电动机调速系统的性能要求转化为混合H2/H∞控制器的设计问题。提出将基于H2/H∞控制器参数的设计方法运用到异步电动机控制系统中,很好地保证了负载等外部因素扰动情况下的系统鲁棒稳定性,保证闭环系统具有的动态和稳定性能,很好的保证了异步电动机对扰动的稳定性。     

融合助力转向功能的新型主动转向系统LQG控制策略

在传统主动转向系统基础上,集成电动助力转向技术,开发出一种新型主动转向系统,使其同时融合主动转向和电动助力转向功能,不仅解决了汽车低速转向轻便与高速转向稳重的矛盾,而且可以实现驾驶员路感和汽车主动安全性的完美结合。推导出新型主动转向系统动力学方程,考虑系统中可能存在的各种干扰和噪声,构建了新型主动转向系统LQG控制模型,设计了新型主动转向系统LQG控制策略,并对转向路感和系统鲁棒性进行了仿真分析。仿真结果表明,基于LQG控制的新型主动转向系统,具有较好的系统鲁棒性能和鲁棒稳定性,可有效抑制路面随机激励、转矩传感器量测、模型参数不确定所引起的各种干扰和噪声,使驾驶员获得满意的转向路感。     

调整电动转向系统路感的H∞控制算法

路感是驾驶员获取路面信息重要途径,它直接影响到汽车操纵的舒适性和安全性.电动转向系统的路感可以通过控制算法加以调整,为了获得特定的路感,将H∞控制理论应用于电动转向系统路感的研究,以获得特定频带的路面信息为设计目标,采用线性矩阵不等式处理方法设计了最优H∞控制器,应用Matlab软件进行了计算机仿真,仿真结果表明,所设计的最优H∞控制器能够有效地调整传递到方向盘上的转向阻力频率特性,从而获得所需的路感.     

基于时延估计的漂浮基空间机器人鲁棒H_∞关节跟踪控制

讨论了载体姿态和位置均不受控的漂浮基空间机器人的控制问题。针对欠驱动形式的空间机器人系统参数不确定的情况,结合时延估计控制和鲁棒H∞控制的优点,设计了一种基于时延估计的鲁棒H∞控制器来跟踪关节期望轨迹,采用时延估计在线获得系统的未知动力学,并对控制过程加以补偿;通过引入L2增益,控制对时延估计误差的L2干扰抑制,进一步提高系统的鲁棒性;利用Lyapunov函数和Riccati方程保证了闭环系统的渐进稳定性和H∞鲁棒性能。仿真结果验证了该控制方案的有效性。     

基于H∞控制理论的交流伺服系统控制器设计

为了抑制模型摄动及外部干扰对永磁同步电动机（PMSM）交流伺服系统的影响,根据永磁同步电动机的鲁棒控制模型设计了鲁棒H∞反馈控制器,采用鲁棒H∞反馈控制器对电流环的电流突变进行了补偿,减少了负载阻力、端部效应等外部扰动对系统性能的影响。仿真结果表明：鲁棒H∞控制具有良好的鲁棒稳定性和抗干扰性。     

微制造平台微振动的H2/H∞混合控制

基于啄木鸟头部生物构造及其仿生隔振机理 ,采用混合隔振技术建立了微制造平台隔振系统。该系统以空气弹簧和橡胶层作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件。针对 H2 最优控制和 H∞ 鲁棒控制的优缺点 ,主动控制器采用H2 / H∞ 混合控制进行设计 ,并通过 L MI凸优化方法求解 H2 / H∞ 混合控制器。仿真结果表明所设计的 H2 / H∞ 混合控制器具有良好的鲁棒稳定性和时域性能 ,可在非常宽的频率范围对基础干扰和由微制造设备产生的直接干扰所引起的微制造平台振动进行有效的控制 ,其振动控制效果明显优于 H∞ 控制     

交流位置伺服系统的H_∞鲁棒控制研究

分析了数控机床位置伺服系统存在的不确定性 ,应用混合灵敏度设计方法设计H∞ 鲁棒控制器。详细讨论加权函数阵的选取方法 ,以及被控对象模型中含有一个积分环节控制器的设计方法。通过仿真试验证明该控制器对于模型参数摄动具有很好的鲁棒稳定性 ,对于负载扰动具有很强的抑止能力。     

主动电磁悬浮球系统的H_∞控制器

针对主动电磁悬浮球系统的鲁棒性问题,探讨了H∞控制器在该系统上的应用。首先建立了主动电磁悬浮球系统的线性化数学模型;然后对应H∞混合灵敏度框架,重点介绍了3个加权函数的双重意义及其对系统特性的影响,说明了H∞控制器的设计方法;并对一套实际系统设计了H∞控制器,对系统的性能进行了仿真和实验研究。研究结果表明,基于H∞控制器的主动电磁悬浮球系统具有较高的抗干扰性能和鲁棒稳定性。     

H∞混合灵敏度的鲁棒性设计及在挠性系统控制中的应用

标准H∞混合灵敏度设计只能保证系统的鲁棒稳定性和标称性能,而在实际系统中鲁棒性能也是很重要的.基于此,研究了在SISO系统中如何通过H∞混合灵敏度设计,使系统获得与μ综合相当的鲁棒稳定性和性能,得到使用H∞混合灵敏度设计来保证系统鲁棒性能需要满足的一个数量关系.由于挠性系统具有弱阻尼的谐振模态而不易控制,尤其是当谐振频率和阻尼比摄动时,系统的性能更不易保证,以存在挠性摄动的飞行器俯仰角控制为例验证了本文方法的正确性和有效性.     

基于压电元件的柔性板H∞鲁棒振动控制实验研究

以一柔性板为对象进行了H∞鲁棒振动控制器的设计、仿真和实验研究。首先,利用多变量频域辨识原理,识别出以粘贴压电片作为传感器和作动器的柔性板实验系统前三阶模态的MIMO传递函数模型,接着,对具有乘型不确定性的板模型在干扰抑制、控制增益约束以及鲁棒稳定三方面进行频域加权整型,构建了H∞混合灵敏度控制系统;数值仿真验证了各权函数的合理性,初始外扰和随机外扰下的振动控制实验结果表明,相对LQR方法,H∞控制能使闭环系统在保持鲁棒稳定的前提下获得更好的性能,初始外扰下衰减时间缩短30s,随机外扰下降噪量提高4dB。     

基于改进H∞算法的线控转向系统仿真研究

针对汽车线控转向系统的鲁棒性问题,对汽车线控转向的原理和结构方面进行了研究;对汽车线控转向的动力学模型进行了建立以及简化;对汽车线控转向控制系统进行了分析与设计.以H∞运算为基础,利用反求法,避开了加权函数的选择,通过观察H∞运算中S/T奇异值曲线,运用符合线控转向鲁棒性能要求的预期S/T曲线逆转了该闭环系统,构建出了闭环传递函数,提出了一种基于改进H∞算法的线控转向系统.通过对线控转向系统的时间域和频率域的分析,以及线控转向系统模型干涉和参数扰动下的仿真结果分析,验证了改进H∞算法的控制策略的准确性.研究结果表明,基于改进H∞算法的线控转向系统在保证了鲁棒稳定性的前提下,具有更好的响应性能;并且改进的控制器比传统的控制器具有更好的鲁棒性.     

融合主动转向功能的电动助力转向系统H_∞控制

针对传统电动助力转向(EPS)系统不能在车辆极限工况行驶时实施主动转向,也不能对驾驶员的转向误操作进行主动补偿的问题,建立了融合主动转向功能的EPS整车操纵动力学模型,并以转向轻便性、灵敏性、回正特性及整车操纵稳定性为系统评价输出,运用H∞鲁棒控制策略对基于整车操纵稳定性控制的汽车EPS系统控制特性进行了仿真分析。仿真结果表明,集成主动转向功能的EPS控制系统,既能够实现EPS系统的传统控制特性,又能够根据汽车极限运行工况时整车操纵稳定性的要求实施主动转向,从而有效降低车身横摆角速度和质心侧偏角,并最大程度地发挥EPS的功能调节范围。     

电梯永磁同步门机速度环的H_∞控制器

门机在电梯的运行中动作频度很高,其稳定性和可靠性成为评价电梯性能的重要指标。为了抑制门机系统的参数摄动和负载扰动等不确定因素的干扰,以永磁同步门机控制系统作为研究对象,建立系统模型,运用鲁棒H∞控制理论设计了速度环控制器,将其代替原PI控制器。通过仿真实验输出门机系统的速度、电流和力矩曲线,经与PI控制器曲线进行对比,结果表明该控制方法能够有效抑制不确定因素对系统造成的干扰。     

光学超精密仪器隔振系统的鲁棒H∞控制系统仿真分析

针对光学超精密仪器隔振系统的不确定性,采用被动隔振和主动隔振相结合的混合控制技术,其中主动隔振采用鲁棒H∞控制策略,该方法克服了由模型和干扰所引起的不确定性,使得控制系统能够有效地抑制模型的非线性和振动的干扰.仿真结果表明,光学超精密仪器在振动的干扰下具有较好的鲁棒稳定性和控制精度.     

磁悬浮球的H∞控制研究

设计了一种磁悬浮球实验系统，建立了磁悬浮球的控制模型。基于H∞混合灵敏度控制理论，研究了加权阵的选取规律和方法，设计了磁悬浮球的H∞鲁棒控制器。开发了功率驱动系统和光电位置检测系统，并用DSP系统实现了H∞控制算法。仿真分析和实验结果表明：该磁悬浮系统具有较高的控制精度和鲁棒性，解决了磁悬浮系统中的建模精度低，外界干扰难以避免等棘手问题。     

参数不确定4WS系统的鲁棒H∞控制

针对轮胎参数的不确定性，建立基于轮胎参数变化的汽车四轮转向系统不确定模型，同时进行分析，并将参数不确定性问题转化为基于干扰抑制的H∞控制问题，运用H∞控制理论的分析方法，通过求解Riocati方程设计基于参数变化的动态鲁棒H∞控制器。仿真结果表明所设计的控制器能够很好地抑制轮胎参数的不确定性。