不确定时滞系统的鲁棒H∞控制

针对具有状态滞后且模型中具有时变参数不确定性和外部扰动不确定性的一类线性系统,本文研究了其鲁棒H∞控制问题.利用线性矩阵不等式LMI(Linear Matrix Inequality)处理方法,提出了无记忆状态反馈鲁棒H∞控制器的存在条件.本文所设计的状态反馈控制器能够使时滞系统不仅对时变参数不确定性具有鲁棒性,而且对外部扰动满足预定的衰减性能指标.     

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。     

基于LMI的磁悬浮永磁直线电动机H∞鲁棒控制器的设计

针对磁悬浮永磁直线电动机中的不确定性扰动,提出基于线性矩阵不等式( LMI)方法设计进给系统的H∞鲁棒控制器.首先,采用矢量控制方法中的id=0控制策略,把非线性系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.其次,根据H∞性能指标与线性矩阵不等式的等价性,将设计问题转化为对LMI的求解,进而得到磁悬浮永磁直线电动机系统的状态反馈H∞控制器.最后,为了验证设计的有效性,在MATLAB环境下应用Simulink建立系统的仿真模型,对控制系统进行仿真研究,结果表明所设计的H∞控制器满足对不确定性扰动抑制的要求.     

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。     

网络控制系统的鲁棒H∞保成本状态反馈控制

针对有不确定网络诱导时延的网络控制系统,本文研究了鲁棒H∞保成本状态反馈控制律的设计问题。首先通过数学推导将网络诱导时延的不确定性转化为参数的不确定性,然后基于李雅普诺夫稳定性定理,以线性矩阵不等式(LMI)的形式推导出使闭环系统无扰动时鲁棒渐近稳定并具有一定性能的状态反馈控制律的形式,进而在系统有扰动时设计了γ次优鲁棒H∞状态反馈控制律。     

柔性结构振动跟踪控制H∞混合灵敏度法

基于H∞混合灵敏度控制算法,提出了一种将H∞混合灵敏度控制应用于高阶柔性结构振动跟踪控制的加权函数选择方法.该方法能够快速地使输出信号跟踪到参考信号.首先,建立了振动系统的多输入多输出跟踪控制模型;然后选择合适的性能加权函数和限幅加权函数,引入了模型的不确定性扰动,给出了一种针对高阶柔性控制系统的加权函数选择方法,利用混合灵敏度H∞控制设计方法,将鲁棒反馈控制器设计转化为标准H∞控制问题求解;最后,以一悬臂梁为研究对象,完成了两输入两输出结构振动控制的控制器设计和算法仿真.仿真结果表明,针对高阶柔性结构系统设计的控制器,在保证稳定性的前提下,输出信号对参考信号的跟踪结果满足了预定指标要求.     

直线二级倒立摆系统的H_∞鲁棒最优控制

针对存在模型参数不确定性和外部扰动的直线型二级倒立摆系统的稳摆控制问题,对如何实现倒立摆系统鲁棒稳定的同时,还保证其达到期望的最优控制性能和H_∞性能指标的稳定性控制问题进行了研究。基于状态反馈、最优控制和H_∞鲁棒控制方法设计了一个H∞鲁棒最优控制器,用来实现对该倒立摆系统的稳摆控制。利用设计的控制器,基于倒立摆实验平台和Matlab数值仿真平台,使用该控制器来实现系统的控制并对稳定倒立摆的过程进行了验证。研究结果表明,该控制器能较好的实现对直线型二级倒立摆的稳摆控制,并对受控系统的模型参数摄动有较好的鲁棒性,同时还能利用最优的控制作用达到期望的H_∞性能指标。     

模型不确定压电柔性结构的鲁棒振动控制

以压电柔性结构为对象,考虑其被控模态参数的不确定性和因剔除残余模态所引起的动态不确定性,建立结构的不确定线性分式模型（linear fractional representation）;根据不确定模型,在确保闭环系统H∞范数小于设定上界条件下总体优化也范数,设计对结构进行振动控制的动态输出反馈控制器;并利用线性矩阵不等式（linear matrix inequality）将控制问题转化为具有线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题。最后以简支压电柔性梁为例,给出仿真结果。     

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。     

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.     

冷连轧机液压系统的H∞混合灵敏度鲁棒控制器设计

以双机架可逆冷连轧机液压APC(Automatic Position Control———位置自动控制)系统为研究对象,建立了相应的轧机液压APC系统的数学模型。采用鲁棒H∞控制的设计方法对参数摄动等的不确定性进行了仿真,结果表明所设计的H∞控制器具有良好的跟踪特性和对参数摄动的鲁棒性。     

μ综合方法在高速列车垂向振动控制中的应用

针对高速轨道车辆簧上质量、弹簧刚度的摄动问题,利用线性分式变换LFT对车辆垂向振动模型进行不确定分析,将模型中摄动参数隔离出来,并根据性能要求选择权函数设计鲁棒μ控制器。以轨道高低不平顺作为外部激励进行仿真,其控制效果与基于名义模型设计的鲁棒H∞控制器进行对比。仿真结果表明:仅存在外部扰动时,鲁棒H∞控制器表现出更优的控制效果;外部扰动和内部参数摄动同时存在时,鲁棒H∞控制器控制效果明显恶化,鲁棒μ控制器表现相对稳定。鲁棒μ控制器在高速轨道车辆垂向振动抑制方面具有较优的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

高速制袋机智能化机械手设计

针对传统制袋机生产效率低和机械手柔性、响应速度不高的问题,提出一种高速制袋机智能化机械手。首先,在分析智能化机械手功能的基础上,设计机械手机械机构;在此基础上,研究智能化机械手控制系统,包括动作控制和夹持力控制,利用基于H∞控制理论的混合灵敏度方法设计机械手夹持力控制策略。测试结果表明,该智能化机械手具有较好的柔性,能准确、快速输出最合适的夹持力度,响应速度提高33.33%左右。     

电液比例系统的H∞鲁棒性控制设计

针对电液比例系统中系统控制数学模型参数时变要求控制器鲁棒性强的特点,通过分析电液比例系统的物理模型,利用线性分式变换(LFT)方法,引入乘性不确定性参数,给出了参数时变的电液比例模型,并得出了具有参数不确定性系统状态空间函数模型。运用线性矩阵不等式(LM I)的H∞控制器的处理方法,设计出基于H∞控制的电液比例系统控制器。利用该控制器可有效的抑制参数时变对系统输出的影响。仿真表明该控制器在较大不确定参数的变动下,控制器仍然能够使系统具有较好的输出性能,结果说明该鲁棒控制器的有效性。     

基于混合H_2/H_∞控制的电动助力系统转向路感

针对电动助力转向(Electrie power steering,EPS)系统存在系统模型、干扰等不确定性,以及对系统动态特性的要求,提出EPS系统混合H2/H∞控制器.在EPS系统及整车2自由度数学模型基础上,以驾驶员获得良好的转向路感、系统具有卓越的鲁棒性和较小的力矩波动为控制目标,构建系统的状态空间方程和增广被控对象矩阵,运用H∞方法极小化系统中各种干扰对被控输出的影响,并在此基础之上应用H2方法对系统进行优化.EPS系统路感仿真结果表明,基于混合H2/H∞控制的EPS系统,综合了H2控制和H∞控制的优点,具有较好的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、模型参数不确定等所引起的各种干扰和噪声,使驾驶员获得满意的路感.     

基于快速遗传算法的固定阶H2/H∞自适应噪声抵消器

讨论了混合型固定阶H2／H∞自适应噪声抵消器的设计方法。其不仅能充分利用H2设计的最优性，而且能利用H∞设计的鲁棒性，克服了信号处理中存在模型扰动和噪声的不确定性等问题。固定阶次的H2／H∞自适应噪声抵消器的设计方法是从工程实践的观点出发，不仅实现简单，而且节省运行时间。采用快速遗传算法获取自适应噪声抵消器的系数。仿真结果表明：该方法设计的噪声抵消器即使噪声特性发生改变，而滤波器的结构及参数不变时，其去噪效果仍然良好；同时，该方法可以用于多路信号和复杂信号的噪声消除。     

径向磁悬浮轴承参数不确定控制的研究

研究了基于状态空间算法的径向磁悬浮轴承参数不确定H∞ 控制 ,将磁悬浮轴承的位移和速度变量直接反馈 ,设计了H∞ 状态反馈控制器 ,解决了轴向重载磁悬浮轴承系统中的关联不确定性问题。仿真结果表明 ,在所考虑的参数不确定范围内控制系统具有鲁棒稳定性。     

基于DOB的永磁同步电机蚁群优化鲁棒控制

针对永磁同步电机参数测量不准或摄动的问题,设计了一种经蚁群算法优化的H∞混合灵敏度鲁棒控制器,从而获得良好鲁棒性。为使系统兼顾鲁棒跟踪性能和抗扰性,引入扰动观测器并对控制器参数和扰动观测器参数进行组合寻优。在Matlab/Simulink搭建仿真模型仿真后结果表明,该控制系统在参数摄动时仍保持良好的动稳态跟踪性能,具有很强的鲁棒性和抗扰性,在复杂未知的实际工况中应用前景广阔。     

数控转台回转送进系统伺服刚度的鲁棒控制

直接驱动数控转台采用环形永磁力矩电机的伺服系统易受负载转矩变化的影响，显著降低系统的伺服动态刚度。基于具有前馈的伪微分反馈控制框架，采用H∞混合灵敏度控制方法，将动态刚度的最大化设计问题转化为H∞鲁棒控制的最小化设计问题来设计控制器。该控制器使系统对负载扰动及自身参数变化具有较强的鲁棒性，提高了系统对输入信号的响应速度，解决抗干扰性能和快速跟踪性能之间的矛盾，增强了系统的动态刚度。仿真结果表明，所设计的H∞控制器使数控转台回转送进系统对负栽扰动及叁数变化具有较强的鲁棒性。     

数控机床直接驱动系统H∞鲁棒控制的研究

为了解决永磁直线电动机伺服系统中负载扰动及参数变化对系统性能影响较大的问题,采用了鲁棒控制方法。通过设计电流环的截止频率高于速度环截止频率数倍,使得在设计H∞速度控制器时,将电流环等效成单位增益,从而降低了H∞速度控制器的阶次。并且详细讨论了加权函数的选取方法。仿真研究结果表明,在系统存在扰动和参数变化时,该设计方法对系统性能具有良好的鲁棒性。