机器人LFT变增益∞控制

针对平面两关节直接驱动机器人, 基于LMI技术提出一种设计能保证在整个运动范围内始终具有很好动态性能的LFT变增益H_∞ 控制器的新方法. 将机器人系统转化为以两关节夹角余弦值为变参数的LPV模型并表示为关于变参数的LFT结构, 利用变参数的测量值设计具有相同LFT结构的LPVH_∞ 控制器, 将此控制器的设计等价为以变参数为不确定项的LTI鲁棒控制器的设计并给出控制器可解的LMIs条件, 然后归纳出获得控制器的求解方法. 此控制器既克服了传统变增益控制器的缺陷,     

机器人多胞变增益输出反馈H∞控制

针对n类关节的刚性机器人，提出一种设计包含极点配置的多胞变增益输出反馈H∞控制器的新方法．利用平衡族附近的线性化，机器人系统可化为一关于平衡族的连续线性变参数系统，通过引入滤波器得到易于设计变增益控制器的增广对象，并将其凸分解为多胞表示，基于二次D-稳定和二次H∞性能概念，利用多胞特性将整个控制器设计转化为对胞体顶点控制器的设计，然后利用LMI方法，对多胞的各顶点分别设计满足H∞性能和动态特性的输出反馈控制器，最后综合顶点控制器得到具有同样多胞结构的全局连续变增益控制器．实验结果验证了此控制器的有效性和先进性。     

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。     

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。     

机器人非线性连续变增益H_∞控制器设计

本文针对 n关节的刚性机器人 ,提出了一种设计连续变增益控制器的新方法 .这种方法结合了变增益和 H∞ 理论 ,通过在平衡点附近线性化系统 ,利用具有极点配置的状态反馈 H∞ 技术 ,对应每个运动区域 ,设计满足H∞ 性能和动态特性的状态反馈增益 ,这些增益通过泰勒级数展开拟合成与运动点有关的连续函数 .随着系统状态的变化 ,拟合成的增益函数可使控制器获得连续的增益 ,使得所设计的控制器同样适合系统状态变化较快的对象 ,而且系统随状态的变化始终具有很高的动态性能 ,克服了传统变增益控制器中存在的不足 .仿真结果验证了此控制器的有效性 .     

机器人多胞变增益输出反馈H∞控制

针对n类关节的刚性机器人,提出一种设计包含极点配置的多胞变增益输出反馈H_∞控制器的新方法.利用平衡族附近的线性化,机器人系统可化为一关于平衡族的连续线性变参数系统,通过引入滤波器得到易于设计变增益控制器的增广对象,并将其凸分解为多胞表示,基于二次D 稳定和二次H_∞性能概念,利用多胞特性将整个控制器设计转化为对胞体顶点控制器的设计,然后利用LMI方法,对多胞的各顶点分别设计满足H_∞∞性能和动态特性的输出反馈控制器,最后综合顶点控制器得到具有同     

机器人非线性连续变增益H∞控制器设计

本文针对n关节的刚性机器人,提出了一种设计连续变增益控制器的新方法．这种方法结合 了变增益和H∞理论,通过在平衡点附近线性化系统,利用具有极点配置的状态反馈H∞ 技术,对应每个运动区域,设计满足H∞性能和动态特性的状态反馈增益,这些增益通过 泰勒级数展开拟合成与运动点有关的连续函数．随着系统状态的变化,拟合成的增益函数可 使控制器获得连续的增益,使得所设计的控制器同样适合系统状态变化较快的对象,而且系 统随状态的变化始终具有很高的动态性能,克服了传统变增益控制器中存在的不足．仿真结 果验证了此控制器的有效性．     

基于保H∞性能插值的变增益输出反馈控制

针对线性变参数系统,基于保H∞性能插值设计一种无需变参数变化率反馈的变增益 输出反馈控制器.在将控制器设计转化为关于参数矩阵的LMI问题后,基于"H∞性能覆盖"的 概念给出了划分变参数集的充分条件,并将变参数集划分为若干充分小的子集,对各子集寻找 满足要求的常数矩阵并利用插值来得到所要求的连续参数矩阵.此控制器消除了变参数变化率 反馈并通过对变参数变化率上界的限制降低了控制器设计的保守性.实验结果验证了其有效性.     

基于泰勒级数拟合的机器人模糊连续变增益H∞控制

针对n关节刚性机器人，提出一种新的保证在整个运动范围内始终具有良好动态性能的模糊连续变增益控制器的设计方法。首先结合变增益H∝理论和LMI方法，运用泰勒级数拟合设计连续变增益H∞控制器，使其适合系统状态变化快的对象；然后引入模糊控制，使控制器在误差较大时具有快速特性，误差较小时具有良好阻尼特性，从而使系统随状态变化始终具有很高的动态性能。仿真和实验结果验证了此控制器的有效性。     

新型增益调度变结构控制器的性能比较研究

为了提高变结构控制系统的控制效率,从节省控制能耗、消除颤振、快速进入滑动模态、获取稳定滑动模态等基本要求出发,将变结构控制器设计成具有增益调度控制器参数的增益调度变结构控制器,并提出了增益调度变结构控制器的设计方法.通过选择不同的调度变量、调度变量函数以及调度变量的变化范围,给出6种不同的增益调度变结构控制器,并进行了仿真研究,以比较其控制性能.     

基于回路成形的鲁棒增益调度控制器设计

针对目前基于线性变参数系统的增益调度控制设计中存在的控制结构复杂性问题，提出一种基于回路成形的简单且易实现的增益调度控制结构.在此基础上，提出一个鲁棒增益调度控制设计方法.设计过程首先采用补偿器函数使得被控对象奇异值具有期望的形状，以保证被控对象的性能要求，然后利用小增益定理设计一个鲁棒控制器，得到具有良好性能的、结构简单的鲁棒增益调度控制器.最后针对一个化工过程，说明此方法的有效性.     

新型增益调度变结构控制器的性能比较研究

为了提高变结构控制系统的控制效率,从节省控制能耗,消除颤振,快速进入滑动模态,获取稳定滑动模态等基本要求出发,将变结构控制器设计成具有增益调度控制器参数的增益调度变结构控制器,并提出了增益调度变结构控制器的设计方法.通过选择不同的调度变量,调度变量函数以及调度变量的变化范围,给出6种不同的增益调度变结构控制器,并进行了仿真研究,以比较其控制性能.

     

具有反馈增益摄动的网络化控制系统H∞控制

在考虑系统状态反馈增益发生加性不确定摄动的情况下,基于线性矩阵不等式(LMI)方法,研究了具有网络诱导时延的网络化控制系统(NCS)H∞非脆弱控制器的设计问题.以线性矩阵不等式形式给出控制器存在的充分条件,通过求解LMI得出控制器参数.数值示例表明,当其控制器增益不确定时,所提H∞非脆弱控制器仍保证NCS渐近稳定,并具有所期望的H∞性能;而当控制器增益不确定时,由H∞鲁棒控制控制器控制的NCS将不稳定.     

磁悬浮储能飞轮线性变参数鲁棒增益调度控制

针对强陀螺效应的磁悬浮储能飞轮转速快变引起的模型变化而带来的控制问题,设计了线性变参数增益调度鲁棒控制器.根据飞轮的线性变参数模型,设计的鲁棒增益调度控制器,能够保证其全转速范围内的鲁棒稳定性和性能.为降低控制器设计的保守性,在设计控制器时,可缩小转速区间,使控制性能得到提高.与按照非时变模型设计的鲁棒控制器相比,线性变参数鲁棒增益调度控制器可以实现以转速为参数的自适应调节,在全转速范围内,其鲁棒稳定性和性能均具有显著优势.仿真结果验证了此控制器的有效性和先进性.     

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.     

基于观测器的具有反馈增益变化的广义系统H∞控制

介绍了一类广义系统H∞控制器的设计过程.通过设计基于观测器的具有反馈增益变 化的广义控制器,借助于带有广义约束的广义代数Riccati不等式(GARI),给出闭环广义系统 容许且传递函数的H∞范数有界的充要条件.通过解带有广义约束的GARI得到该控制器的设 计方法,并且控制器的参数矩阵只需使观测器容许.     

具有H∞ 跟踪性能的机器人自适应犘犐犇控制

针对非线性不确定机器人系统的轨迹跟踪控制问题,提出一种鲁棒自适应ＰＩＤ 控制算法．该控制器由主控制器和监督控制器组成．主控制器以常规ＰＩＤ 控制为基础,基于滑模控制思想设计ＰＩＤ 参数的自适应律,根据误差实时修正ＰＩＤ 参数．基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数设计的监督控制器补偿自适应ＰＩＤ 控制器与理想控制器之间的差异,使系统具有设定的犎∞ 的跟踪性能．最后,两关节机器人的仿真实验结果表明了算法的有效性．     

不确定串联非线性系统H∞鲁棒自适应控制

针对一类含有未知参数和干扰的非最小相位串联非线性系统,结合H∞控制和自适应控制方法并利用李雅普诺夫函数递推设计方法设计了状态反馈H∞自适应控制器,避免了求解Hamilton-Jacobi-Isaacs不等式设计控制器的困难.该控制器不仅保证闭环系统ISS(input-to-state)稳定,而且使得系统对于所有允许的参数不确定从干扰输入到可控输出的 L 2增益不大于给定的值.最后,给出了一个仿真例子,仿真结果充分表明了所设计的控制器的可行性和有效性.     

带有参数摄动的网络化控制系统非脆弱H_∞控制

针对带有时变传输时延的网络化系统中控制器参数存在随机摄动问题,设计了一种非脆弱H_∞控制器。利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,得到了非脆弱H_∞控制器存在的充分条件,通过求解线性矩阵不等式得到该控制器增益。所设计的控制器在容许的随机参数摄动和有界时变时延下,能保证闭环网络化控制系统的稳定性和预定的H_∞性能指标。仿真例子验证了方法的有效性。     

基于H∞回路成形的无人机纵向鲁棒控制器研究

针对无人机飞行参数及气动参数的不确定性问题,根据H∞理论,提出基于回路成形的无人机鲁棒控制器设计方法.以某小型无人机纵向控制系统为例,采用H∞回路成形设计方法,设计了俯仰角保持控制器;通过选取合适的预补偿器和后补偿器,改善系统奇异值曲线形状,应用小增益定理综合H∞鲁棒控制器,并得出鲁棒稳定裕度;进行数字仿真验证,在仿真中加入5 m/s常值风干扰与20％气动参数摄动等不确定性因素,结果表明,闭环系统能在受到干扰后1.1s恢复到平衡状态,且阶跃响应最大调节时间为1.6s,最大超调量为2.4％,说明所设计的控制器具有满意的抗干扰能力和鲁棒稳定性.