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。     

仿真转台系统非脆弱鲁棒控制器设计

针对被控对象和控制器同时摄动时的鲁棒控制问题,基于H∞混合灵敏度理论,提出了仿真转台控制系统的非脆弱鲁棒控制器设计方法,研究了采样周期波动引起的控制器不确定性,给出了不确定加权函数的获取方法。将控制器不确定性转化为广义对象的不确定性,通过修改广义对象不确定性权函数和性能权函数,将非脆弱鲁棒控制设计问题转化为H∞混合灵敏度设计问题,采用单纯形方法,对H∞性能指标约束寻优得到非脆弱鲁棒控制器参数。仿真结果表明,当系统负载增加10％和采样周期波动0．2ms时,系统仍满足频响要求且控制量不饱和,证实了非脆弱鲁棒设计方法是有效的。     

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.     

具有控制器参数摄动的并联型有源电力滤波器H_∞控制器设计

根据有源电力滤波器(APF)的补偿性原理,将负载的谐波电流当作扰动,电源谐波电流作为系统的期望输出,建立了并联型APF的状态空间数学模型。基于该模型,考虑控制器参数在一定范围内发生加性范数有界摄动的情况,利用线性矩阵不等式方法对并联型APF的非脆弱H∞控制器设计问题进行研究。仿真示例表明,非脆弱H∞控制器在其参数发生摄动时仍能保证并联型APF的稳定性和补偿效果,而H∞控制器在其参数发生同等程度的摄动时恶化了系统的补偿效果。     

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。     

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.     

基于Delta算子理论的永磁直线同步电动机非脆弱H∞速度伺服控制系统

考虑控制器在实现时其参数偏离原设计值发生摄动的情况,以H∞为性能指标,提出一种基于Delta算子理论的永磁直线同步电动机非脆弱H∞速度伺服控制器的设计方法.在此基础上把所设计的控制器与基于传统Z变换方法以及基于连续系统模型所设计的控制器进行比较.通过对系统闭环极点的分析,表明在快速采样的情况下,基于Delta算子理论所设计的非脆弱H∞速度伺服控制器能保证闭环控制系统稳定而且满足所期望的H∞性能指标,具有较好的跟随给定和抗干扰能力,而基于传统Z变换方法所设计的控制器将使闭环控制系统不稳定.而且当采样周期趋近于零时,基于Delta算子理论所设计的控制器参数趋近于基于连续系统模型所设计的控制器参数.     

一种宽工作范围Boost电路的滑模变结构控制策略研究

由于Boost变换器自身非线性以及非最小相位的结构特点,传统PI控制器能够保证Boost变换器在所设计的额定工作点附近稳定工作,并取得良好的动态和稳态性能。当Boost变换器的工作状态与额定点发生较大偏差时,其稳定性就无法保证。因此针对Boost变换器在偏离额定工作状态下的稳定性以及动态性能不足的问题,提出了一种滑模变结构控制与PI控制器相结合的控制策略。内环为采用电感电流为反馈量的滑模控制器,外环采用以输出电容电压为反馈量的PI控制器,并在滑模控制器中引入指数趋近律改善性能,提高了Boost变换器在宽范围工作下的稳定性和动态性能。基于Boost变换器模型,针对所提出的控制策略进行控制器参数设计,最后通过仿真与实验验证了控制策略的可行性与有效性。     

基于遗传算法的Boost变换器协同控制器设计

由于Boost变换器是一个非线性时变系统,使得控制器的设计遇到了一定的挑战。为改善Boost变换器的控制性能,本文设计了一种基于协同控制理论的控制器,并利用遗传算法对控制器参数进行优化。仿真和试验结果表明,该控制方法具有较好的启动特性,并对系统参数及负载的变化具有很强的鲁棒性。     

非线性轧机机电系统电机速度鲁棒非脆弱控制

针对轧机机电系统电机速度鲁棒跟踪非脆弱控制问题,建立了含非线性、不确定性、负载转矩轧机机电传动系统动力学模型。将系统的非线性按参数不确定性处理,通过H∞理论、Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(linear maxtrix inequality,LMI)方法得到了通过状态反馈使得系统满足二次稳定、抑制外界干扰的充分条件。为了实现给定速度信号跟踪非脆弱控制,设计了前馈补偿器。结果表明所设计控制器的非脆弱性表现为控制器参数的鲁棒性,即可以通过控制器参数的直接选取达到非脆弱控制效果,能够实现电机速度鲁棒跟踪非脆弱控制及对外界干扰的抑制。实例仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

离散非线性大系统的非脆弱H_∞保性能控制

针对一类用T-S模糊模型描述的不确定离散非线性大系统,研究了其鲁棒非脆弱H_∞保性能模糊控制问题.基于Lyapunov稳定理论,得到一种通过状态反馈实现的非脆弱H_∞保性能模糊控制器.该模糊控制器能保证闭环系统稳定和一定的二次型性能指标上界,同时具有H_∞下的干扰抑制作用.数值例子仿真表明了该设计方法的有效性.     

一类不确定时延网络控制系统的非脆弱H_∞保成本控制

针对控制器具有加法摄动和乘法摄动的一类不确定时延网络控制系统,研究非脆弱H∞保成本控制问题。考虑不大于一个采样周期的不确定时延和有限能量的外部扰动,基于Lyapunov理论和线性矩阵不等式方法,对于所有容许的不确定性使得闭环系统渐近稳定,得到了该系统非脆弱H∞保成本控制律存在的充分条件。利用这几个低保守性的充分条件容易检验一类不确定时延网络控制系统的渐近稳定性,并且满足H∞成本指标上界。最后用仿真例子表明所给出的结果是有效的。     

飞轮储能系统放电单元无源化控制方法研究

针对飞轮储能系统放电单元的DC/DC开关变换器非线性控制问题,研究系统中二次电源Boost变换器,给出适于仿真和编程的Boost变换器标幺值平均模型.基于Lyapunov直接方法,分析Boost变换器的稳定性.应用非线性系统的微分几何理论,通过坐标变换和反馈补偿将非线性系统反馈等价为子系统与积分器的串联结构,得到一种使Boost变换器控制系统渐近稳定的无源化控制律,并给出DC-AC逆变器的设计方法.仿真和实验结果表明,系统在输入大范围变化时,控制器具有良好的鲁棒性使输出保持稳定.     

双极点-双零点控制器在Boost电路中的实现

分析了电流连续模式(CCM)下考虑寄生参数的Boost直流变换器的模型,右半平面零点的存在影响系统的稳定性,传统的比例积分微分(PID)控制器对Boost变换器右半平面零点补偿效果不佳,设计了基于数字信号处理器(DSP)的双极点-双零点控制器,对输出电压进行控制,在Simulink下搭建仿真模型进行仿真分析,并制作实验样机验证控制模型及补偿网络参数的合理性。结果表明,CCM下考虑寄生参数的Boost直流变换器采用所提控制器,具有良好的抗电源扰动与抗负载扰动性能,满足稳态误差、超调量、调节时间等设计指标。     

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。     

DC-DC Boost变换器控制算法的研究

为了改善DC-DC Boost变换器的性能,在电压控制模式的基础上,设计了PI控制器,对输出电压进行控制。分析了DC-DC Boost变换器的基本原理,推导了变换器的传递函数。本文用Ziegler-Nichols方法和Loop-Shaping方法计算出PI控制器中Kp和Ki的值,进而通过Matlab仿真和实验,比较了两种方法的输出响应,得出结论:采用Loop-Shaping方法能更好改善变换器的性能。     

基于扰动补偿的Boost动态滑模控制器设计

以Boost变换器的大扰动控制为研究对象,针对基于储能函数模型的Boost滑模控制器,在输入电压和负载大扰动时输出存在静态误差的现象,设计一种基于扰动补偿的强鲁棒性动态滑模控制器,根据输入电压和负载的变化方向和变化量进行动态调整储能函数滑模面,提出采用保形分段三次插值方法实现能量补偿,使得调整后的滑模面能够自适应大扰动下的Boost变换器控制需求,并提出将动态滑模面与指数趋近律相结合,使得Boost变换器在有限时间消除静态误差。最后利用Matlab/Simulink进行系统仿真验证,仿真结果表明：采用本文控制方法的系统具有较好的动态响应调节特性和稳态误差调节特性,仿真结果与理论分析吻合。     

混合磁悬浮系统的H_∞控制器设计

鲁棒H∞控制通过引入3个加权函数矩阵,有效抑制了外界扰动和模型不确定性对控制性能的影响,从而使控制器具有鲁棒性。在分析了系统动态模型的基础上,通过合理选择加权函数,设计了混合磁浮系统的H∞控制器,并进行了仿真研究。仿真结果表明:与传统的比例-积分-微分,即PID控制器相比,采用鲁棒H∞控制理论设计的混合磁悬浮系统控制器有较好的动态性能、较快的响应速度和较强的鲁棒性。     

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。