光纤电流互感器系统的鲁棒控制器设计

为了减少系统增益的不确定性对系统动态性能的影响,笔者根据系统性能指标的要求,利用鲁棒控制理论设计控制器,改善了光纤电流互感器系统的动态性能,提高了系统的鲁棒性。同时分析了光纤电流互感器的闭环检测原理,建立了系统的数学模型。最后,通过计算机仿真对鲁棒控制器进行了仿真验证。仿真结果表明,改进的控制器设计提高了光纤电流互感器的鲁棒性,可使系统在较大范围参数变化时仍具有良好的频率特性和阶跃响应速度。     

轻型直流输电系统鲁棒非脆弱H∞控制器设计

建立了轻型直流输电系统dq0坐标系下的电压源型换流器被控对象的状态空间方程,考虑到模型参数的不确定性和不确定系统的控制器参数在一定范围内发生加性范数有界摄动的情况。利用线形矩阵不等式（LMI）方法对鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制器的设计进行了研究,然后分别对输电系统整流侧和逆变侧设计了鲁棒非脆弱H∞控制器。最后建立了MATLAB仿真模型,将所设计的控制器与H∞控制器进行仿真分析,仿真结果表明所设计的控制器具有良好的非脆弱性和鲁棒性。     

锅炉过热汽温系统H∞非脆弱鲁棒控制

给出了锅炉过热汽温系统被控对象和控制器同时摄动时的非脆弱鲁棒性能设计概念。解决了一类常规的鲁棒性能设计不能保证控制器摄动时系统仍具有鲁棒性的问题。提出了通过修改不确定性权函数和性能权函数可转化为用H∞混合灵敏度求解非脆弱鲁棒控制器的一种设计方法。研究了权函数的选择，求解了H∞非脆弱鲁棒PI控制器。仿真结果表明，本文提出的设计方法是有效的。     

IGCC电站中气化炉H∞非脆弱鲁棒解耦与控制研究

IGCC电站中的气化炉具有延迟等模型不确定性.控制器(包括执行器)的实现也不可能充分精确.给出了气化炉被控对象和控制器同时摄动时的非脆弱鲁棒性能设计概念,解决了常规设计不能保证系统具有非脆弱鲁棒性的问题.根据水蒸气量对煤气热值影响可以忽略的特点,并且利用鲁棒控制的干扰概念,提出了鲁棒解耦的观点,将MIMO系统非脆弱鲁棒性能设计简化为两个SISO系统的设计.提出了通过修改不确定性权函数和性能权函数可转化为用H∞混合灵敏度求解非脆弱鲁棒控制器的一种设计方法.研究了权函数的选择,求解了H∞非脆弱鲁棒PI控制器.仿真结果表明,本文提出的设计方法是有效的.     

锅炉过热汽温H∞非脆弱鲁棒控制性能权函数选择研究

一般鲁棒控制方法研究在鲁棒稳定的前提下,考虑对干扰的抑制性能.但对于锅炉过热汽温实际系统,输入和干扰同时存在.提出了在鲁棒稳定的前提下,系统的实际输出性能才是控制系统设计的真正要求.针对实际干扰情况应采用不同的性能权函数,才能达到较好的系统输出性能.研究了性能权函数的选取.给出了求解锅炉过热汽温H∞非脆弱鲁棒PI控制器的方法,设计了H∞非脆弱鲁棒控制系统的PI控制器参数.通过仿真说明了性能权函数选择的重要性.     

四轮转向系统非脆弱控制器设计

以四轮转向系统为研究对象,引入H∞控制理论,设计了一种四轮转向系统非脆弱控制器存在的线性矩阵不等式（LMI）条件。通过H∞控制理论有效地抑制外部扰动对系统的干扰,利用Lyapunov函数方法以及矩阵不等式变换技术,将研究系统的控制器存在条件以矩阵不等式的形式给出。与现有的控制器设计方法相比,充分考虑了控制器存在的不确定性摄动,即非脆弱控制问题。最后,通过MATLAB仿真软件对所推导得出的控制器不等式存在条件进行验证,进一步证明了提出方法的有效性。     

时滞区间广义系统的鲁棒非脆弱H∞控制器

研究了状态反馈控制器增益具有摄动的一类时滞区间广义系统的鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制问题。这个问题通过对系统进行广义二次能稳定且满足H∞范数界的研究而得到解决。设计的状态反馈控制器,其增益也是区间矩阵。控制器的设计可以通过求解一组线性矩阵不等式(LMI)得到。最后,数值例子说明了本文所给方法的有效性。     

两轮自平衡机器人系统非脆弱控制器设计

以两轮自平衡机器人系统为研究对象,提出了一种基于线性矩阵不等式（linear matrix inequality,LMI）技术的非脆弱控制器设计方法。通过有效的矩阵不等式变换技术,利用Lyapunov函数方法,将基于观测器的控制器存在条件以矩阵不等式的形式给出。不同于已有的控制器设计方法,充分考虑了控制器存在的不确定项扰动,即非脆弱问题。所设计的控制器在存在不确定摄动的情况下,仍能保证系统的稳定性。最后,通过MATLAB软件对本文提出方法的有效性进行仿真验证。     

基于LMI的交直流混合微网断面电压非脆弱鲁棒H∞控制

以交直流混合微网为研究背景,对其中用于实现混合微网能量互济的交直流断面系统展开研究。考虑系统中存在的不确定性和脆弱性,采用非脆弱鲁棒H_∞控制方法以稳定交直流母线电压。同时为兼顾系统的动态响应特性,结合LMI(Linear Matrix Inequalities)区域极点配置,设计交直流断面系统非脆弱鲁棒H_∞-γD-稳定控制器。仿真研究表明,所设计的控制器在参数不确定、存在外界干扰和控制器增益摄动情况下具有较好的控制性能,满足混合微网交直流断面系统对稳定性、鲁棒性和高精度控制的要求。     

参数及延迟摄动过热汽温系统鲁棒控制器的设计

利用串级控制系统特点,对导前区及惰性区具有多个参数及延迟摄动的锅炉过热汽温鲁棒控制器的设计进行了研究。讨论了权函数的选择,求解了鲁棒PID控制器。仿真结果表明,用本文方法设计的过热汽温控制系统比常规的PID控制具有较好的鲁棒性能。     

励磁控制器的抗饱和鲁棒控制研究

发电机励磁控制中,控制器的超调会使调节系统进入强非线性区,影响控制性能.鲁棒控制分析表明,在强干扰下,控制器性能指标越好,越容易进入超调状态.为此,采用增益矩阵反馈抗饱和理论,设计包含抗饱和补偿环节励磁控制器.通过线性矩阵不等式求解,得到满足限幅约束的可行解,从而得到补偿环节的增益矩阵.当控制器过调时,补偿环节会加以修正.仿真分析表明,在大扰动下,附加抗饱和环节的励磁控制器能有效地抑制控制器超调,提高发电机稳定控制能力.     

Design of a coordinated robust controller of SMES and blade pitch for smart‐grid power systems

This paper presents the design of a coordinated superconducting magnetic energy storage (SMES) and blade pitch controller (BPC) to stabilize the frequency in a smart‐grid power system. To compensate for such power variations, a SMES that is able to supply and absorb active power quickly can be applied to control the frequency fluctuation. The structure of the controller is that of a first‐order lead–lag compensator. The robustness of the controller is guaranteed by applying an inverse additive perturbation to represent possible unstructured uncertainties in the power system such as variation of system parameters, generating and loading conditions, etc. Genetic algorithm (GA) is applied to solve and achieve the control parameters. Simulation studies have been done to show the control effect and robustness of the proposed SMES and blade pitch in comparison with SMES & Pitch against various disturbances. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

非线性系统模糊间接自适应控制的后推设计

采用模糊神经网络作为非线性逼近器，针对一类一阶非线性多入多出系统，提出了一种具有扰动抑制的鲁棒自适应控制方法，给出了高阶多入多出系统具有扰动抑制的自适应后推(backstepping)设计方法。在鲁棒项合理简化的情况下，给出了系统Lyapunov意义下的稳定性证明，简略分析了各设计参数的物理意义及其对系统性能的影响。理论分析和仿真实验均显示，本方法可以保证系统的全局渐近稳定性，且若选取恰当的设计参数可保证系统对输入信号的跟踪达到任意精度；由于鲁棒项的引入可使系统的设计更具灵活性。     

基于鲁棒调节器的无刷直流电机速度控制研究

本文提出了无刷直流电机的一种线性时变模型，分析了影响电机速度控制的负载扰动，在此基础上，设计了一种鲁棒速度控制器，对其设计方案进行了阐述，同时，针对速度不易检测的问题设计了全维转速观测器，最后，对速度控制系统进行了实验研究。     

直流电机转速鲁棒控制器的研究

提出一种新的直流电机鲁棒速度控制方法 ,该方法通过构造速度误差的Lyapunov函数 ,导出了可变反馈增益。为得到等效的负载扰动 ,设计一个负载扰动观测器 ,并在此基础上设计出转速鲁棒控制器。计算机仿真结果证明这种方法的有效性     

A practical design of multiloop robust PID control systems

In this paper, a new design scheme of multiloop predictive self‐tuning PID controllers is proposed for multivariable systems. The proposed scheme first uses a static precompensator as an approximately decoupling device in order to roughly reduce the interaction terms of the controlled object. The static matrix precompensator is adjusted by an on‐line estimator. Furthermore, by regarding the approximately decoupled system as a series of single‐input single‐output subsystems, a single‐input single‐output PID controller is designed for each subsystem. The PID parameters are calculated on‐line based on the relationship between the PID control and the generalized predictive control laws. The proposed scheme is numerically evaluated on a simulation example. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 147(3): 63–71, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10284     

Excitation and steam‐valving coordinated robust controller design for multi‐machine power systems based on the multi‐index nonlinear robust control approach

This paper proposes a novel multi‐index nonlinear robust control (MNRC) approach for multi‐machine power systems. The MNRC approach combines multi‐index nonlinear control with the control theory. With the multi‐index nonlinear control, which selects the output functions as arithmetic combination of state variables, multiple performance indices of the controlled system can be achieved simultaneously in the nonlinear control framework. The control is able to ensure that the system possess the desired robust performance during disturbance. Then, excitation and steam‐valving coordinated robust controllers are developed based on the MNRC approach for multi‐machine power systems. The effectiveness of the proposed robust controller is evaluated by a six‐machine power system simulation. Simulation results show that the expected dynamic and steady‐state performances of power system can be achieved with the MNRC approach. Meanwhile, it is able to achieve the prescribed system performance despite the presence of disturbances. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

采用H∞性能指标的锅炉过热汽温鲁棒控制

对某超临界600MW直流锅炉高温过热器导前区及惰性区均具有多模型摄动的过热汽温H^∞鲁棒控制问题进行了研究。该被控对象在工况大范围变化时，模型(包括时间常数、增益、甚至对象阶次等)有很大的变化。对此提出了H^∞鲁棒PID汽温控制系统设计方法。讨论了该模型摄动不确定性权函数及性能权函数的选择，求解了H^∞鲁棒PI控制器。该控制器的实现，不需要增加现有控制设备额外的开支。仿真结果表明，设计的汽温控制系统具有较好的鲁棒性能。     

采样控制系统鲁棒稳定性分析

大多数的控制系统，都是由连续的控制对象和计算机作为离散控制器所构成的采样控制系统。实际上，系统的不确定性是出现在连续状态方程所描述的被控对象中，而采样系统的鲁棒稳定性是要在闭环等效离散域内进行鲁棒性分析，基于一个矩阵指数的公式，结合适当的技巧和已有的理论成果，给出了基于状态反馈的不确定性采样控制系统的鲁棒稳定界，并给出了一系列采样控制系统鲁棒稳定的充分条件，算例说明了这种方法的有效性。