永磁直线伺服系统的速度H∞控制器优化设计

对永磁直线伺服系统的速度H∞控制器提出优化设计,建立了基于模型匹配二自由度系统的状态空间模型,并将速度控制器设计归结为标准的H∞控制问题;用线性矩阵不等式法得到输出反馈??次优H∞控制器,以保证直线系统的鲁棒性.仿真和实验结果表明,用该方法设计的直线伺服系统能够很好的抑制扰动和跟踪给定.     

汽轮发电机组H∞扭振模态观测器的特性分析

对汽轮发电机组的H∞扭振模态观测器的特性进行了讨论。通过分析H∞扭振模态观测器的性能指标可知，H∞扭报模态观测器引入了一个反映受控模态估计偏差对剩余模态分量的最大能量增益的约束，以抑制剩余模态分量的影响。另外发现，在特殊情况下，H∞扭振模态观测器可以将已有关于鲁棒H∞扭振滤波器的研究成果统一起来。     

Smith预估器Dahlin控制器及PID控制器间的内在联系和参数整定

给出了H∞Smith预估器及H2Smith预估器的设计过程,揭示了H∞Smith预估器、H2Smith预估器、Dahlin控制器及PID控制器之间的内在联系,推导出上述四种控制器参数间的对应关系,给出了控制参数整定的解析表达式。仿真及应用结果表明本文的结论是正确的。     

单相PWM整流器的输入电流H_∞重复控制方案

针对单相PWM整流器的输入电流控制提出了H∞重复控制方案。通过引进一个虚拟扰动Δ(z)取代重复控制器的延迟环节z-Nd,重复控制器被很好地集成到H∞反馈控制器设计结构中,并能显著降低反馈控制器的阶数。详细地给出了H∞重复控制方案的设计方法。所提出的控制方案将H∞优化反馈控制与重复控制有机结合,并兼具二者的优点:动态响应快,鲁棒性好和跟踪稳态误差小。采用H∞重复控制方案控制的单相PWM整流器,不仅具有输入电流谐波含量低,稳态跟踪精确度高,动态响应快,而且在负载扰动发生的情况下,具有很好的鲁棒性。实验结果验证了所提控制方法的有效性。     

传感器失效不确定时滞系统指数稳定H∞可靠控制

针对一类含有时变时滞的不确定线性系统,研究了在传感器发生故障情况下系统指数稳定鲁棒H∞可靠控制器设计问题。通过状态变换,将原系统的鲁棒可靠指数稳定问题转化为另一个等价系统的鲁棒可靠稳定问题,根据Lyapunov稳定性理论,推导出系统存在指数稳定可靠控制器应满足的矩阵不等式和系统具有H∞性能指标应满足的矩阵不等式,并将其转化为两个线性矩阵不等式,给出了状态反馈控制器的设计方法。该方法设计的指数稳定鲁棒H∞可靠控制器,使得时滞系统对于任意允许的不确定性以及一个预先指定传感器子集中任意传感器失效都能够保持鲁棒指数稳定,并使系统具有指定H∞范数的干扰抑制能力。仿真结果表明了该控制器设计方法的有效性。     

汽轮发电机组轴系扭振的独立模态空间鲁棒控制

提出在汽轮发电机组轴系扭振的独立模态空间控制回路中，采用H∞扭振模态观测器估计模态反馈信号。证明了独立模态空间控制器町以独立设计，而引入H∞扭振模态观测器对闭环系统极点分布的影响可以忽略不计。基于H∞控制理论导出了针对受控扭振模态设计的独立模态空间控制器的鲁棒稳定条件。另外，出于实际考虑，建议扭振控制转矩以发电机电磁转矩分量的形式实现，而将慢变的机械转矩看作干扰，提出了抑制其影响的H∞性能指标。在此基础上提出轴系扭振的独立模态空间鲁棒控制，并归结为带有闭环极点配置约束的多目标H∞综合问题。算例仿真表明，轴系扭振独立模态空间鲁棒控制策略是可行的、有效的。     

直接驱动环形永磁力矩电机多目标混合l1/H∞控制

采用环形永磁力矩电动机直接驱动的数控转台伺服系统对干扰转矩和参数不确定性更为敏感,影响了系统的伺服性能。为解决环形永磁力矩电机伺服系统快速性和鲁棒性之间的矛盾,采用多目标混合l1/H∞控制方法设计速度控制器,利用改进的l1/H∞,δ控制与混合l1/H∞控制的解的一致性,通过截断方法获得控制器的有理次优解。仿真结果及分析表明,所提出的多目标混合l1/H∞控制器能满足数控转台对环形永磁力矩电机伺服系统快速性和鲁棒性的要求。     

基于LMI方法多目标综合的H∞扭振模态观测器

提出一种针对扭振模态观测器的溢出问题的评价定义，将溢出抑制要求表达为一个H∞性能指标。然后提出一种H∞扭振模态观测器，同时考虑溢出抑制要求的频域性能指标以及与初值误差有关的时域暂态特性指标，将H∞扭振模态观测器归结为一个多目标H∞综合问题，借助MATLAB的LMI工具箱实现了这一设计问题的求解。H∞扭振模态观测器具有良好的特性，在扭振在线监测和主动控制领域有应用价值。     

时滞不确定系统的广义H2控制

研究了一类同时具有时变状态时滞和凸多面体不确定性的连续时间系统的广义H2控制问题，采用线性矩阵不等式技术推导了此类不确定系统的鲁棒L2－L∞状态反馈控制器存在的充分条件，并将控制器的设计转化为一个凸优化的求解问题，所设计的控制器能够保证相对于所有能量有界的外界扰动信号，闭环系统的L2－L∞性能指标小于一定值，数值仿真验证了所提出方法的可行性。     

多变量H_∞次优控制在质子交换膜燃料电池压力控制系统中的应用

为克服非线性特征对系统控制品质的影响和求解Riccati代数方程的不便性,提出一种基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)的多变量H∞次优控制方法,对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)压力系统动态模型进行直接非线性控制。该方法通过非线性坐标变换和动态扩展求得Brunovsky标准型,并结合H∞次优控制方法求解一个凸约束问题得到非线性控制律。将仿真结果与实验结果进行对比分析,验证了所提出非线性动态模型的正确性,并通过模拟电动车的行驶过程,证明所设计的非线性次优控制器在大扰动情况下能够保持氢气和氧气分压稳定、减小两极压力差、防止质子膜损坏,保证了系统的稳定运行,同时与其他控制方法比较,进一步证明了该方法的有效性和优越性。此外结合结构奇异值μ分析方法验证了系统的鲁棒稳定性。该方法的提出对PEMFC系统的非线性控制研究具有重要指导意义。     

惯性时延工业对象的H∞混合鲁棒控制

本文在H∞控制理论和参数化鲁棒控制器设计理论的基础上,提出一种基于系统互补灵敏度η(S)满足鲁棒性能指标的条件下,能吸收被控对象的阶次变化,导出一种适合惯性加输入纯时延对象的鲁棒控制器,它的结构与阶次不随该类被控对象的阶次而变化,它的参数需要用效果较好的2次型输出误差泛函极小与次优H∞控制理论进行联合整定,即H∞混合鲁棒控制：给出可选(T,T)数组值的整定策略;论证了由此构成的闭环控制系统的稳定性与对输入的渐近跟踪特性。最后用MATLAB仿真程序,给出控制器参数在初值与鲁棒次优值下系统的阶跃响应;为了验证对象模型不确定时系统的鲁棒性,给出控制器参数在次优值下不变,对象参数上下波动60％时的动态响应,及对象阶数下降与上升时的动态响应,还给出此种控制器结构用于标称3阶与特大纯时延2阶对象时的情况。     

用于抑制低频振荡的TCSC鲁棒控制设计

基于H∞鲁棒控制理论,提出了一种附加阻尼控制器的设计方法,对含有TCSC的单机无穷大系统,建立了状态空间方程,利用MATLAB工具箱求出H∞控制器传递函数。仿真结果表明,该策略具有良好的鲁棒性,能提高系统阻尼,有效地抑制低频振荡,提高了电力系统的稳定性。     

静止无功补偿器的非线性H∞控制

基于直接反馈线性和H∞控制理论研究静止无功补偿器的控制设计，对含静止无功补偿器的单机无穷大系统建立了非线性鲁棒控制模型，利用MATLAB软件得出其控制律。分析表明，这种控制方法提高了电力系统的稳定性及控制系统的鲁棒性，并能满足电压精度的要求。     

基于H_∞控制理论的电力系统稳定器

阐述了 H∞ 控制理论的基本方法 ,并将其应用于电力系统稳定器设计。研究了加权函数的选择原则 ,应用 Matlab鲁棒控制工具箱 ,成功地设计了基于 H∞ 控制理论的电力系统稳定器。仿真结果表明 ,将其配合常规的 PID调压器使用 ,则具有良好的动态品质和调节精度 ,并能抑制振荡 ,提高电力系统的动态稳定性。     

H∞电力系统稳定器的设计及其降阶

介绍了H∞鲁棒控制理论的基本原理，并将其应用于电力系统的稳定器PSS（Power System Stabilizer)的设计，克服了传统PSS鲁棒性差的缺点。由于直接设计出的控制器阶数较高，采用了一种基于Gram矩阵的均衡降阶方法，降阶后的控制器仍保持了良好的控制效果。为了进一步说明H∞PSS的优点，针对一个具体的单机无穷大系统进行PSS设计，并将H∞PSS与传统PSS进行比较，给出了几组仿真试验的结果，在正常运行条件下、在系统变为弱联系时，在输出功率变化时，发电机受到脉冲干扰的时域响应曲线，仿真结果表明H∞PSS能够在较大的运行范围内抑制振荡，显示了良好的鲁棒性。     

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。     

统一潮流控制器的H∞鲁棒控制器设计

基于H∞控制理论，运用混合灵敏度方法设计了UPFC的H∞鲁棒控制器。仿真表明：UPFC的H∞控制具有比线性最优控制更好的动态品质，并使系统具有较强的鲁棒性和稳定性。     

不确定广义系统的H∞保成本控制

在Riccati不等式的基础上,给出了H∞保成本广义系统的定义,设计了一种状态反馈H∞保成本控制器,使得闭环系统不仅对容许的参数不确定性保持正则、稳定、无脉冲,而且具有某一个性能指标上界及给定的H∞性能γ。又在某些条件满足的情况下,基于线性矩阵不等式给出了H∞最优保成本控制器的设计方法。最后,用算例进一步说明了设计方法的可行性和有效性。     

基于H∞理论的轴向磁悬浮轴承控制器

由于采用传统的比例积分微分PID（Proportion Integration Differential)控制难以保证其优良的稳定性和抗扰能力，采用了基于H∞控制系统的混合灵敏度的优化设计思想，在对轴向磁轴承H∞控制进行分析的基础上将H∞控制应用于磁轴承的控制器设计中，借助于Matlab线性矩阵不等式LMI（Linear Matrix Inequation）工具箱进行仿真，给出了H∞控制和PID控制的仿真波形，采用实时离散化处理的方法，通过编写控制程序在计算机控制系统中执行设计的控制器，实现了磁轴承的H∞控制，给出了H∞控制磁轴承在无外扰力和2kg外扰力情况下转子起浮实验波形，同时给出了轴向磁轴承在平衡位置受2kg突加扰动PID控制和H∞的实验波形，仿真和实验表明，基于H∞理论的控制比传统的PID控制具有更好的稳定性，较强的鲁棒性和抑制扰动的能力。     

磁悬浮系统的H_∞状态反馈设计

理论上H∞状态反馈设计只要求解一个Riccati方程,但常会得出一种无意义的结果.提出H∞状态反馈设计还应该加一个鲁棒性约束,即灵敏度函数的峰值.增加了鲁棒约束下的设计是最佳的设计,才能得到最佳的扰动抑制性能.还指出H∞状态反馈设计中的性能指标γ和权系数都是有量纲的,并详细说明了性能指标和权系数的确定方法.以磁悬浮系统为例,对H∞状态反馈设计中的权系数进行了详细的讨论.所提出的设计思想对一般的状态反馈设计也是有益的.