磁悬浮球的H∞控制研究

设计了一种磁悬浮球实验系统，建立了磁悬浮球的控制模型。基于H∞混合灵敏度控制理论，研究了加权阵的选取规律和方法，设计了磁悬浮球的H∞鲁棒控制器。开发了功率驱动系统和光电位置检测系统，并用DSP系统实现了H∞控制算法。仿真分析和实验结果表明：该磁悬浮系统具有较高的控制精度和鲁棒性，解决了磁悬浮系统中的建模精度低，外界干扰难以避免等棘手问题。     

H∞控制理论在磁悬浮轴承系统中的应用研究

讨论了鲁棒H∞控制理论灵敏度和补灵敏度加权因子的选择方法，设计了磁悬浮轴承系统的H∞控制器；研制了基于PC机的磁悬浮轴承实时数控系统，用C语言设计了H∞控制器的软件。仿真结果表明，采用H∞控制，系统具有良好的动态性能、较强的鲁棒性和抑制转子振动的能力。对一个五自由度的磁悬浮轴承系统进行试验研究，结果表明，采用H∞控制器成功实现了五自由度磁悬浮轴承系统的稳定悬浮，在最高转速30000r／min时转子的振动峰峰值小于60μm。     

H∞控制理论在磁悬浮球系统中的应用

本文将H∞控制理论用于磁悬浮球系统,应用混合灵敏度方法设计了控制器,并进行了实验验证。     

锥形滚柱式混合磁悬浮轴承次优H∞鲁棒控制器的研究

介绍了一种新型结构的磁悬浮轴承－锥形滚柱式混合磁悬浮轴承的控制系统和控制原理，并对系统建立状态空间数学模型，通过H∞次优鲁棒控制理论，利用MATLAB提供的鲁棒控制工具，设计出系统在H∞范数边界γ内二次稳定的鲁棒H∞次优状态反馈控制器，并采用具有强大快速的运算处理能力和精炼指令集的DSP（TMS320F240）芯片实现对系统的实时控制。     

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。     

具有闭环区域极点约束的H_2/H_∞主动悬架鲁棒控制

以1/4车辆二自由度主动悬架为研究对象,采用同时具有H2性能和H∞性能的H2/H∞鲁棒控制理论,运用线性矩阵不等式工具箱,设计出具有H2/H∞性能要求和闭环区域极点约束的状态反馈控制器。运用闭环极点约束的方法,通过调整传递函数||T∞||∞和||T2||2值在H2/H∞混合控制中的权重系数,实现了悬架闭环系统H2和H∞的性能调节。在时域内和频域内进行了仿真,并与LQR控制器进行了对比分析。结果表明,采用H2/H∞鲁棒控制理论设计的控制器对系统参数不确定具有较好的鲁棒稳定性,而且能够有效地抑制外界干扰,很好地改善系统的动态性能。     

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.     

电励磁直线同步电动机磁悬浮系统H∞鲁棒控制的研究

为解决电励磁直线同步电动机磁悬浮系统状态变量之间的非线性和不确定性扰动问题,提出一种磁悬浮系统H_∞鲁棒控制方法。由电励磁直线同步电动机磁悬浮系统的运行机理,建立电励磁直线同步电动机悬浮系统的悬浮力方程和运动方程,推导悬浮系统的状态空间模型,针对状态空间模型的非线性,在平衡工作点处对其进行线性化,将系统对扰动的抑制问题归结为H_∞鲁棒控制器的设计,通过解Riccati不等式的正定解,得到悬浮系统的H_∞鲁棒控制器。最后,采用MATLAB/Simulink软件进行仿真研究,通过与PI控制比较,结果证明H_∞鲁棒控制方法可使电励磁直线同步电动机具有良好的抑制扰动的能力。     

主动磁悬浮轴承数模混合式PID控制器研究

以主动磁悬浮轴承为研究对象,提出了一种数模混合式PID控制器的工作原理。针对数字控制器和模拟控制器在主动磁悬浮系统应用中的不足,基于TMS320F28335和数字电位器设计了一种主动磁悬浮轴承中的数模混合式PID控制器。控制器实现了PID参数的实时调整,使得磁悬浮系统能够最大程度的适应某些瞬态需求。经过实验验证,设计的数模混合式PID控制器能够满足主动磁悬浮轴承的要求,使系统的稳定性和鲁棒性得以增强。     

磁悬浮电主轴集成控制系统的动态性能研究

将磁轴承的位置控制和电流控制等环节集成到一片现场可编程门阵列(FPGA)芯片上,设计了基于FPGA的磁轴承集成控制器硬件结构。建立了磁悬浮电主轴的数学模型,并根据其动态性能要求,编写了基于Verilog代码的H∞控制算法,实现了五自由度磁悬浮电主轴在60 000r/min长期稳定运转,并且转子振动幅值小于2μm。研究结果表明,采用基于FPGA集成控制器的H∞控制策略能够提高磁悬浮电主轴的动态性能。     

H∞混合灵敏度控制在液压伺服系统中的应用

运用H∞混合灵敏度控制理论，针对液压伺服系统的特点，通过仿真，总结了一般加权阵的选取规律和方法，提出采用线性矩阵不等式设计典型电液位置伺服系统H∞控制器的计算方法，并设计了控制器，使系统在保证鲁棒稳定性的同时可以确保系统的瞬态性能指标。通过 设计举例说明了控制器的设计方法，并通过与原系统参数摄动时系统特性的比较，验证了H∞控制器不仅可以提高系统的频宽，改善系统的响应速度,而且可以改善参数变化对系统性能的影响，从而说明际H∞控制器的有效性。     

超高速电液比例系统H∞控制器的研究

建立了超高速电液比例系统的动态数学模型及状态空间表达式,分析了跟踪补偿和不确定性补偿对系统的影响,并根据模型的描述设计了混合灵敏度H∞控制器.仿真结果表明利用H∞控制算法可以得到带宽为100 Hz以上稳定的超高速电液比例系统,确保了良好的跟踪精度.最后通过试验验证了超高速电液比例系统H∞控制器的正确性和有效性.     

磁悬浮带钢系统的建模与鲁棒控制研究

以系统受3对电磁铁作用为例,分析了带钢受力后的运动情况,建立了一个3输入3输出的系统模型。采用H∞控制算法设计了控制器,通过实验分析表明,基于H∞控制理论设计的磁悬浮带钢系统具有良好的动态特性,外加脉冲干扰信号后系统能很快的恢复到平衡位置。     

微制造平台微振动的H2/H∞混合控制

基于啄木鸟头部生物构造及其仿生隔振机理 ,采用混合隔振技术建立了微制造平台隔振系统。该系统以空气弹簧和橡胶层作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件。针对 H2 最优控制和 H∞ 鲁棒控制的优缺点 ,主动控制器采用H2 / H∞ 混合控制进行设计 ,并通过 L MI凸优化方法求解 H2 / H∞ 混合控制器。仿真结果表明所设计的 H2 / H∞ 混合控制器具有良好的鲁棒稳定性和时域性能 ,可在非常宽的频率范围对基础干扰和由微制造设备产生的直接干扰所引起的微制造平台振动进行有效的控制 ,其振动控制效果明显优于 H∞ 控制     

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。     

磁悬浮球形磁阻主动关节的建模与逆系统解耦控制

球形电动机直接支承驱动的多自由度球形主动关节机械集成度高,在控制和轨迹规划方面占有优势。但关节工作时,由于机械支承的摩擦磨损,造成关节部件发热,导致关节的静、动态性能变差。基于电动机技术、磁悬浮技术以及机器人技术,提出一种无机械摩擦和磨损、不需要润滑的多自由度磁悬浮球形磁阻主动关节结构,分析其工作原理;根据磁悬浮磁阻主动关节的气隙磁能对球形转子的旋转角位移和径向位移求导求出关节在一个坐标方向的电磁悬浮合力和电磁总转矩模型;基于电磁悬浮力及电磁转矩模型,建立主动关节系统的动力学原型模型和逆系统模型;将逆系统模型作为解耦控制器对原型系统进行解耦控制得到解耦后的伪线性系统,对解耦线性化的伪线性系统进行状态反馈闭环控制,并对其进行系统仿真研究;仿真结果说明,磁悬浮球形磁阻主动关节系统的逆系统解耦和状态反馈闭环控制具有良好的动态响应和抗干扰的鲁棒特性。     

基于DSP控制的电液位置伺服系统电模拟仿真研究

文章设计了一种基于H∞控制的H∞混合灵敏度鲁棒控制器,并以DSP TMS320F2812加以实现。为了验证DSPH∞混合灵敏度控制器的鲁棒性能,根据电液位置伺服系统的数学模型,设计了研究对象的电模拟仿真器。通过DSPH∞混合灵敏度控制器对电液位置伺服系统进行电模拟仿真实验。仿真实验结果表明:DSP控制器的实验结果与MATLAB仿真结果基本相同,说明该DSP控制器有很好的使用价值。     

基于LMI的H_∞控制在四轮主动转向系统中的应用

针对汽车在转向过程中受到不确定干扰因素的影响,导致四轮主动转向系统的建模不准确,降低了控制系统的鲁棒性问题。应用H∞鲁棒控制理论设计了一种最优H∞反馈控制器,以提高系统的抗干扰能力。在基于干扰的汽车二自由度模型上,分析了四轮主动转向系统的工作原理。设计了四轮主动转向H∞反馈控制系统,然后将其闭环系统控制方程组转化为线性矩阵不等式(LMI)的表示方式,通过求解这个矩阵不等式可得到最优H∞控制器。经过MATLAB仿真结果表明,所设计的控制器能够在不到0.1s内使汽车的质心侧偏角收敛于0,横摆角速度在0.2s内收敛于0。其控制输出的效果明显优于传统四轮转向系统。     

MSCMG磁轴承μ综合控制方法与实验研究

针对磁悬浮控制力矩陀螺磁轴承控制对象模型各通道的不一致性引起存在的参数摄动和未建模动态等问题,提出了一种基于结构奇异值μ分析的鲁棒控制器设计方法。该方法可直接将参数摄动和未建模动态引入到控制器的设计中,无需将其转化为一类更大范围的不确定性,避免了H∞方法的不必要保守性,还可对系统的鲁棒性能问题进行分析和综合。实验结果表明,与常规PID控制器相比,系统阶跃响应的位置超调量与稳定时间均有较大程度的改善,同时对系统参数的摄动也具有较强的鲁棒性,证明了μ综合法设计控制器的有效性。     

基于神经网络的磁悬浮球自适应控制器

建立了磁悬浮球系统的数学模型,讨论了系统的刚度阻尼和控制系统之间的关系。利用神经网络的学习功能在传统比例积分微分（PID）控制器的基础上构建了一种自适应PID控制器。用于磁悬浮球控制系统。实验结果表明,控制器结构简单,易于工程实现,可以实现磁悬浮球的稳定悬浮,并且系统具有快速响应性和良好的抗干扰性。