基于混合灵敏度方法的电动助力转向系统控制

通过对电动助力转向系统进行动力学分析，建立了系统的数学模型。为减少模型中的不确定性与抑制路面干扰和传感器噪声对控制误差的影响，采用控制理论中的混合灵敏度设计方法，并利用MATLAB中的鲁捧控制工具箱得到了满足干扰抑制和鲁捧稳定性要求的控制器。通过仿真验证了用混合灵敏度方法设计的控制器符合系统性能要求，与基于经典控制理论设计的超前—滞后控制器对输出干扰的单位阶跃响应进行比较后，证明用混合灵敏度方法设计的控制器具有更好的鲁棒性能。     

基于μ方法的电动车传动系统扭振鲁棒控制

针对电动车传动系统的扭转振动问题,基于混合μ综合鲁棒控制理论对传动系统控制进行研究。建立考虑永磁同步电机高阶未建模不确定性和参数摄动的某集中驱动式纯电动车传动系统不确定性模型;采用μ方法设计传动系统鲁棒控制器;在Matlab/Simulink软件环境中进行仿真计算,以验证所设计控制器的有效性。结果表明,该控制策略能够使系统获得较强的鲁棒性能与鲁棒稳定性,有效降低系统失稳的可能性。     

基于QFT的开关阀控气动位置伺服系统鲁棒控制

考虑开关阀的滞后特性,建立了高速开关阀控气动位置控制系统的非线性模型,并在原模型的基础上,将系统模型处理为包含滞后环节的数学模型。针对该模型对象参数不确定、摄动量大和负载变化范围大等问题,采用包含小闭环的2自由度控制结构,用定量反馈理论,进行系统的鲁棒稳定性、干扰抑制和跟踪性能设计,设计了具有鲁棒性能的控制器,并且设计了有效的摩擦力补偿器。经过试验验证,系统不仅具有较好的稳定鲁棒性,还具有很好的动态性能和位置精度。     

未建模动态对象的鲁棒混合自适应控制器设计与研究

针对未建模动态对象设计了混合自适应控制器,并且对系统的鲁棒稳定性进行了分析,仿真结果表明：该控制器使闭环系统具有鲁棒稳定性。     

μ理论在柔顺力控制中的应用

研究μ理论在柔顺力控制系统中的应用。为模拟空间对接强制校正阶段的推出和拉近过程,提出基于6自由度并联机器人位置内环的柔顺力控制策略。描述基于位置内环的柔顺力控制系统串级控制结构,阐述用经典控制策略实现柔顺力控制的方法。综合考虑参数变化、模型变动和外来干扰等不确定性,利用μ综合控制理论设计鲁棒力控制器。给出鲁棒力控制系统回路中加权函数的详细选取方法和鲁棒力控制器的设计过程。通过μ分析比较鲁棒力控制器和经典力控制器的鲁棒稳定性和鲁棒性能。通过鲁棒力控制器和经典力控制器进行柔顺力控制试验,结果表明了所设计鲁棒力控制器的有效性和优越性。     

基于鲁棒保性能控制的倒立摆虚拟现实仿真研究

为研究倒立摆的虚拟现实仿真教学平台,首先建立了倒立摆的数学模型,叙述并分析了基于线性矩阵不等式（LMI）的鲁棒保性能控制方法;然后基于鲁棒保性能控制器和虚拟现实技术,建立了倒立摆的虚拟现实仿真系统。研究结果表明：相对于PID控制器,鲁棒保性能控制器能使系统具有更好的渐近稳定性、干扰抑制能力和最优性能;而虚拟现实技术在教育领域中的应用,能给人以身临其境的感觉,增加了学生学习控制理论知识的兴趣。     

3-UPU并联自动调平机构控制系统设计

为解决自动调平机构系统稳定性差和调平精度低的问题,设计了一种基于3-UPU并联机构和PI鲁棒滑模控制的调平系统。首先,基于螺旋和反螺旋理论,设计了一种3-UPU并联机构作为系统的调平机构,并建立了机构的动力学方程,为调平控制系统提供了控制对象。然后,在PI控制的基础上,利用鲁棒滑模算法的抗摄动、实时修正系统非线性的功能,设计了一种PI鲁棒滑模控制器,并运用Lyapunov函数证明了控制器的稳定性。最后,分别采用两种控制方法对机构的调平误差进行了仿真分析,结果表明:PI鲁棒滑模控制器有更佳的调平精度和较小的稳态误差,为调平机构的研究提供了一种参考方案。     

综合定量反馈理论与特征结构配置的飞行控制系统优化设计

定量反馈理论(QFT)是一种新颖的频率域鲁棒控制技术,在N ichols图上开展分析与设计。针对大包线范围内系统模型变化大的特点,可采用QFT设计横航向控制器。由于QFT主要针对单输入单输出(SISO)系统进行分析,因此首先应采用特征结构配置(EA)理论将无人机的横航向模态进行近似解耦,将多输入多输出(M IMO)系统转化为SISO系统,再采用QFT进行控制系统设计。本文将两种控制方法结合起来,构成综合优化飞行控制方法,针对某型无人机包线范围内选取的18个状态点组成的控制对象模板进行控制设计,并进行非线性仿真。仿真结果表明设计的控制器使得无人机在全包线范围内具有较好的性能和鲁棒稳定性。     

航空发动机鲁棒回路成形控制方法研究

为克服传统鲁棒控制器无法兼顾系统的性能和鲁棒性要求的缺陷,本文将鲁棒回路成形理论与二自由度理论相结合,通过引入前置和后置补偿对象,对开环奇异值进行整形,以使最终的闭环系统满足期望的性能指标。控制器的结构采用前馈加反馈的方法,使被控对象具备抑制扰动和强跟踪性能力。基于改进的结构设计了航空发动机多变量鲁棒回路成形控制器,仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的跟踪和鲁棒特性,满足航空发动机的控制要求。     

金属带式无级变速器数学模型极其鲁棒控制研究

介绍了金属带式无级变速器控制原理,对无级变速器电液控制系统基本组成元件进行了分析,建立了无级变速器电液控制系统的数学模型,将基于Riccati方程状态反馈解的标准鲁棒H∞控制器设计方法用于金属带式无级变速器的电液控制系统中,设计出了鲁棒H∞控制器,并进行了仿真.仿真结果表明,通过鲁棒H∞控制可使系统稳定性提高,控制精度提高,并使系统具有较强的抗干扰能力,表现出很强的鲁棒性.     

四旋翼不确定干扰前馈补偿与反步滑模姿态控制

针对四旋翼控制中由外部不确定干扰和系统参数不确定引起的具有时变特性的不确定界干扰问题,设计一种不确定干扰前馈补偿的反步滑模姿态抗干扰控制方法。采用牛顿欧拉方法建立带不确定干扰的四旋翼6自由度动力学模型,然后采用非线性干扰观测器对姿态系统中的不确定干扰进行观测估计,进而基于不确定干扰估计量的前馈补偿设计反步滑模控制器,最后通过Lyapunov理论验证了系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的控制器可以有效解决外部干扰和系统参数不确定导致的系统高阶不确定性问题,实现不确定干扰下的四旋翼鲁棒控制,同时改善传统滑模中控制输入不连续的情况。通过仿真与抗干扰飞行实验验证了所设计的控制策略在应对快时变特性干扰时具有较好的鲁棒性。     

参数不确定条件下基于 I&I 的异步电机鲁棒控制新方法

针对不确定参数存在条件下异步电机( IM )难以精确进行动态控制的问题,提出了一种基于浸入与不变性( I&I )理论的鲁棒控制方法。在故障工况(转子绕组渐增及负载突变)导致异步电机电气参数存在不确定性的情况下,基于 IM 系统动力学和 I&I 基本原理,通过设计补偿器实现了电机的鲁棒控制,并基于 Lyapunov 直接稳定性方法证明了所设计控制器的渐近稳定性。最后,通过仿真和实验对所提控制方法的有效性和适用性进行了验证。结果表明,所提出的控制方法在参数不确定条件下鲁棒性良好,且在参考信号类型改变时, IM 输出信号仍能够准确、快速地跟踪参考信号。     

四旋翼飞行器的自适应鲁棒滑模控制器设计

针对四旋翼欠驱动系统的姿态控制问题,提出一种自适应鲁棒滑模控制方法。对四旋翼系统实现了双环控制,内环为姿态控制,外环为位置控制。根据牛顿-欧拉方程建立了四旋翼系统的动力学模型,针对系统中的外部扰动和参数摄动等不确定性因素,设计了基于Lyapunov稳定控制算法,内环使用自适应鲁棒滑模控制;外环使用鲁棒控制。仿真和实验表明所提控制策略对外界扰动和模型的不确定性具有较强的鲁棒性。     

Optimal disturbance rejection for PI controller with constraints on relative delay margin

Performance optimization with robustness constraints is frequently encountered in process control. Motivated by the analytical difficulties in dealing with the conventional robustness index, e.g., maximum sensitivity, we introduce the relative delay margin as a good alternative, which gives much simpler robust analysis. This point is illustrated by designing an optimal PI controller for the first-order-plus-dead-time (FOPDT) model. It is first shown that the PI controller parameters can be analytically derived in terms of a new pair of parameters, i.e., the phase margin and gain crossover frequency. The stability region of PI controller is subsequently obtained with a much simpler procedure than the existing approaches. It is further shown that a certain relative delay margin can represent the robustness level well and the contour can be sketched with a simpler procedure than the one using maximum sensitivity index. With constraints on the relative delay margin, an optimal disturbance rejection problem is then formulated and analytically solved. Simulation results show that the performance of the proposed methodology is better than that of other PI tuning rules. In this paper, the relative delay margin is shown as a promising robustness measure to the analysis and design of other advanced controllers.     

基于LMI的永磁直线电机H∞鲁棒控制器设计

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服控制中存在的模型摄动和外部干扰问题,保证闭环控制系统的鲁棒稳定和鲁棒性能,将基于状态反馈的H∞鲁棒控制器应用到永磁直线同步电机的速度环和电流环设计中,通过建立伺服系统鲁棒控制的状态空间模型,将H∞标准设计问题转化为线性矩阵不等式(LMI)的最优解求解问题,利用Matlab LMI工...     

ADAPTIVE CONTROLLER AND ITS APPLICATION IN FORCE SYSTEM OF ASYMMETRIC CYLINDER CONTROLLED BY SYMMETRIC VALVE

Partial pressure, system vibration and asymmetric system dynamic performance exit in asymmetric cylinder controller by symmetric valve hydraulic system. To solve this problem in the force control system, model reference adaptive controller is designed using equilibrium point stability theory and output error equation polynomial. The reference model is selected in such a way that it meets the system dynamic performance. Hardware configuration of asymmetric cylinder controlled by asymmetric valve hydraulic system is replaced by intelligent control algorithm, thus the cost is lowered and easy to application. Simulation results demonstrate that the proposed adaptive control sheme has good adaptive ability and well solves asymmetric dynamic performance problem. The designed adaptive controller is fairly robust to load disturbance and system parameter variation.     

Estimation and disturbance rejection performance for fractional order fuzzy systems

This paper gives attention to the issues of output tracking and disturbance rejection performance for a class of fractional order Takagi–Sugeno fuzzy systems in the presence of time-varying delay and unknown external disturbances. More specifically, a new configuration of a fractional order modified repetitive controller that incorporates an improved equivalent-input-disturbance estimator and gain fluctuations in its design is proposed to perform disturbance rejection for the addressed system. By introducing a continuous frequency distributed equivalent model and using the Lyapunov–Krasovskii stability theory, a new set of sufficient conditions ensuring robust asymptotic stability of the resulting closed-loop system is obtained in the framework of linear matrix inequalities. Finally, a numerical example is presented to validate the developed theoretical results, where it is shown that the obtained conditions could force the considered system output to exactly track the given any kind of reference signal by compensating the unknown external disturbance.     

采用内模控制理论的双馈感应风机鲁棒控制器设计

针对工程中双馈感应电机转子电流控制器参数整定的问题,提出一种利用内模控制理论设计转子电流控制器的鲁棒控制方法。首先定义内模控制的灵敏度函数和互补灵敏度函数,并推导双馈感应电机转子电流控制系统传递函数,建立了转子电流内环的内模数学模型。IMC控制器的设计以平方积分误差值和鲁棒稳定M值为准则,并与传统比例积分控制器进行比较。通过对1.5 MW双馈感应电机的MATLAB/SIMULINK仿真表明,本文方法稳态跟踪精度高、动态响应快、对模型误差和外界干扰具有较好的鲁棒性。最后在11 k W的双馈风机实验平台上验证了所提方法的有效性。     

Robust adaptive integral backstepping control for opto-electronic tracking system based on modified LuGre friction model

This paper presents a robust adaptive integral backstepping control strategy with friction compensation for realizing accurate and stable control of opto-electronic tracking system in the presence of nonlinear friction and external disturbance. With the help of integral control term to decrease the steady-state error of the system and combining robust adaptive control approach with the backstepping design method, a novel control method is constructed. Nonlinear modified LuGre observer is designed to estimate friction behavior. Robust adaptive integral backstepping control strategy is developed to compensate the changes in friction behavior and external disturbance of the servo system. The stability of the opto-electronic tracking system is proved by Lyapunov criterion. The performance of robust adaptive integral backstepping controller is verified by the opto-electronic tracking system with modified LuGre model in simulation and practical experiments. Compared to the adaptive integral backstepping sliding mode control method, the root mean square of angle error is reduced by 26.6% when the proposed control method is used. The experiment results demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed strategy.