基于LMI的H∞控制在电液力控制系统中的应用

电液力控制系统中由于柔性负载的存在,传递函数的分子中通常含有一个振荡频率很低的二阶微分环节,这不仅严重影响系统的频宽,而且易使系统特性趋于振荡甚至不稳定。同时,典型的电液力控制系统属于奇异H∞问题,传统的H∞控制算法无法求解该问题。为了提高系统的频宽,获得希望的系统特性,结合液压式全自动地震波输入振动三轴装置（以下简称动三轴）,采用基于线性矩阵不等式（LMI）的H∞控制方法进行求解,并给出了控制器的具体推导过程和求解过程。在文章的最后还给出了动三轴在基于LMI的H∞控制作用下的仿真结果。结果表明,基于LMI的H∞控制对改善动三轴的性能是非常有效的。     

基于LMI的H_∞控制在电液力控制系统中的应用

电液力控制系统中由于柔性负载的存在 ,传递函数的分子中通常含有一个振荡频率很低的二阶微分环节 ,这不仅严重影响系统的频宽 ,而且易使系统特性趋于振荡甚至不稳定 .同时 ,典型的电液力控制系统属于奇异H∞ 问题 ,传统的H∞ 控制算法无法求解该问题 .为了提高系统的频宽 ,获得希望的系统特性 ,结合液压式全自动地震波输入振动三轴装置 (以下简称动三轴 ) ,采用基于线性矩阵不等式 (LMI)的H∞ 控制方法进行求解 ,并给出了控制器的具体推导过程和求解过程 .在文章的最后还给出了动三轴在基于LMI的H∞控制器作用下的仿真结果 .结果表明 ,基于LMI的H∞ 控制对改善动三轴的性能是非常有效的     

区间时滞控制系统鲁棒绝对稳定性的LMI方法

针对区间Lurie时滞控制系统，基于区间矩阵的等价描述和S-过程，构造了关于Lurie型Lyapunov泛函中正定矩阵和积分项系数的线性矩阵不等式(LMI)，通过LMI的解构造的Lyapunov泛函来保证系统的鲁棒绝对稳定性，不必选择和调整参数；讨论了非线性机构分别具有无穷扇形角、有限扇形角约束的情形，所获结果适用于系统具有多个非线性执行机构的情形；通过实例分析了扇形角的大小与鲁棒稳定度的关系，研究结果表明该方法是有效的。     

分散H∞控制的LMI方法

提出了两种大系统分散H∞状态反馈控制的设计方法,首先描述了分散H∞状态反馈控制问题,然后提出了存在分散H∞状态反馈控制器的参数化定理和两种设计方法,即直接线性矩阵不等式(LMI)方法和迭代LMI(ILMI)方法,所获得的状态反馈阵具有块对角结构,且能满足闭环传递函数的H∞性能指标要求,给出的示例说明了两种方法的应用.     

基于LMI的建筑结构与控制系统并行算法设计

针对随机激励下的以结构参数为变量、以控制输入力最小化为优化目标的建筑结构和控制系统并行设计问题，设计了一种基于线性矩阵不等式工具的并行优化算法．该算法在以下两个方面突破了现有算法的局限性：将质量矩阵纳入优化变量，拓宽了优化范围；采用凸化势能函数处理将控制引入结构设计导致的非凸约束，大大降低了算法复杂度．算例分析结果显示该算法能有效提高结构设计效能．     

随机网络控制系统的H∞控制

目的 建立更加符合实际的网络控制系统模型,探讨随机网络控制系统的随机鲁棒均方指数稳定和鲁棒H∞控制问题.方法 运用随机控制、Ito微分、线性矩阵不等式(LMI)和Lya-punov稳定性理论,推导出改进的网络控制系统鲁棒均方指数稳定且满足H∞性能的充分条件及H∞控制器的设计方法.结果 提出了同时具有网络诱导时延、数据包丢失和随机扰动等各因素下的网络控制系统模型,分析了该模型随机鲁棒均方指数稳定且满足H∞性能的充分条件,并给出相关控制器的设计方法.结论 通过控制器的设计,使具有扰动的网络控制系统性能有很大的改善,通过Matlab仿真证明该推导方法和结果行之有效,并且结果具有更小的保守性.     

电液力控制系统的鲁棒性分析及MATLAB仿真

系统时变参数和建模误差是影响控制品质、困扰控制方案选择的主要因素,应用鲁棒性分析方法,对解决上述问题是一种直观、有效的途径。文章以电液力控制系统为例讨论了控制系统鲁棒性分析的过程。     

一类时延网络控制系统的H∞控制

目的针对多时延的网络化控制系统的特点。建立了具有有限能量外部扰动的多时延网络控制系统模型，对其H∞性能加以了分析和研究，并验证所取得的理论成果．方法运用Lyapunov方法和线性矩阵不等式，对其H∞性能及控制器的设计进行了理论分析，运用消元法将其所得不等式线性化。在此基础上给出H∞控制器的具体求法．结果提出了有扰动的多时延网络控制系统的模型，分析了H∞性能，设计了y-次优输出反馈H∞控制器，得到了系统的γ-次优输出反馈H∞控制器的存在条件及具体求法．结论将传感器到控制器以及控制器到执行器的时延分开考虑。这样更加符合网络传输的实际情况，通过设计控制器，使具有扰动的多时廷网络控制系统性能有很大的改善，通过Matlab仿真证明该控制器行之有效。故该算法具有较重要的理论意义和一定的应用价值．     

不确定时滞系统α-鲁棒输出反馈控制

为提高动态系统的性能，提出了一种基于线性矩阵不等式技术的鲁棒输出反馈控制器设计方法.该
方法针对一类具有范数有界不确定性的线性时变时滞系统，利用状态变换和Lyapunov稳定性定理，得到该
控制器存在的一个充分条件，继而用正交补空间方法和Schur补引理将该充分条件转化为易于实现的线性
矩阵不等式（LMI）形式，并给出控制器设计方法.结果表明，用该方法设计的输出反馈控制器使闭环系统
α一致渐近稳定且满足H∞性能指标，并且利用Matlab工具箱可以简洁快速地获取控制器各增益矩阵，该
设计方法的可行性和优越性通过一个仿真实例得到了充分的证实.     

基于预测控制的直接推力控制系统

针对传统永磁同步直线电机直接推力控制中存在较大的推力脉动和磁链脉动问题，提出了一种基于预测控制的直接推力控制方法，并具体设计了控制技术实现方案，包括参考矢量的生成和电压空间矢量调制等．仿真结果表明，该方法能够有效地改善推力脉动和磁链脉动问题．     

被动力伺服系统摩擦非线性控制

提出了一种用于补偿力伺服系统中摩擦力作用的基于非精确模型的非线性控制器。摩擦力是影响系统性能的一个重要因素,针对摩擦非线性对被动式电液力伺服系统跟踪性能的影响,提出一种用于力控制系统摩擦非线性补偿控制器。其基于Lyapunov稳定性定理,不需摩擦力矩的准确模型,只需参数上界值,是一种基于非精确摩擦模型的非线性控制器。仿真与实验结果表明:与一般的PID控制相比,该控制器能更好地消除摩擦非线性的影响。此算法对力控制系统的摩擦力抑制具有一定的借鉴作用。     

An LMI-based unified approach to reduced-order controller design

The design of reduced-order controllers is considered for stabilization control, covariance upper bound control, linear quadratic regulator, ∞ control, H∞ control, positive real control problems and robust H2 control, robust ∞ control and robust H∞ control problems for generalized linear plants without any additional assumptions. An upper bound of the order is obtained with which the (robust) controllers can guarantee stability constraints and satisfy the same design objectives as the so-called "full-order" controllers. A unified linear-matrix-inequality ( LMI) based approach to reduced-order (robust) controller design for all the above-mentioned problems is provided. It us shown that each of these problems is solvable if and only if two uncoupled LMIs with an LMI-type constraint have a pair of positive definite solutions, one of which has a lower dimension than that given by Skelton and iwasaki (1995). All desired reduced-order (robust) controllers are parameterized via the solutions of LMIs Moreov     

液压电梯控制系统的两级控制器设计

以液压电梯为试验系统设计了基于专家控制器和仿人智能积分控制器的两级控制器,选取运行过程中一个阶段的误差积分作为系统运行性能评价指标,由专家控制器根据上次运行结果修正仿人智能积分控制器的有关参数,增强控制系统的自适应性和鲁棒性,通过试验验证了两级控制器的优越性和选取的系统运行性能评价指标的合理性.     

具有参数不确定被动力伺服系统的反步控制

针对被动式力伺服系统的参数变化和多余力矩问题,在建立系统非线性模型的基础上,设计一种自适应反步控制器.并利用Lyapunov稳定性定理证明了设计控制器的稳定性.该控制器考虑了系统主要参数变化和承载系统的扰动,将系统方程重组成多个虚拟子系统,利用反步控制思想对每个虚拟系统设计虚拟控制量,通过反步递推得到含有参数变化与承载系统扰动的非线性控制器.仿真结果表明:与传统控制器相比,该自适应反步控制器能更好地抑制多余力矩,证明了所设计控制器的有效性.     

二次型最优控制方法在电液力伺服系统中的应用

对线性二次型最优跟踪控制器进行了计算机辅助设计，程序中采用Ｓｃｈｕｒ向量法求解Ｒｉｃｃａｔｉ方程时，简化了上Ｈｅｓｓｅｎｂｅｒｇｅｒ矩阵的判别，并将最优控制的性能泛函与电液力伺服系统的动态指标相结合，沟通了现代控制理论与经典控制理论相联系的渠道。所编程序通过在电液力伺服系统中实施，具有工程实用价值     

Design of observer-based discrete repetitive-control system based on 2D model

A discrete observer-based repetitive control（RC） design method for a linear system with uncertainties was presented based on two-dimensional（2D） system theory. Firstly, a 2D discrete model was established to describe both the control behavior within a repetition period and the learning process taking place between periods. Next, by converting the designing problem of repetitive controller into one of the feedback gains of reconstructed variables, the stable condition was obtained through linear matrix inequality（LMI） and also the gain coefficient of repetitive system. Numerical simulation shows an exceptional feasibility of this proposal with remarkable robustness and tracking speed.     

一类非线性多时滞系统的模糊控制器设计

针对一类利用Takagi—Sugeno模糊模型构建的具有多时滞特征的非线性系统，研究其稳定性问题和参数化控制器设计方法．基于Lyapunov稳定性分析理论，采用状态反馈控制方法导出了稳定化模糊控制器存在的充分条件，并利用线性矩阵不等式方法将其转化为多变量的凸优化问题，从而给出了无记忆模糊控制器的设计和参数求解方法．数值仿真实验验证了这种控制器设计方法的有效性和理论结果的正确性．     

专家式控制器气动位置力复合控制研究

在大量实验的基础上,根据系统响应特性,专家式控制器将误差分段：在大误差范围内用PID控制,以快速接近目标值;在小误差时用经验控制,以准确到达目标;在达到精度时电压置中以保持精度;控制器各参数由专家控制器的推理机给定．特别是在小误差时的经验控制,完全根据个人经验给定一个经验递减电压,此时控制电压与检测误差无关．通过该控制器对输出力为100N和150N位置力复合控制进行了实验,结果表明,该控制器能对气动位置力复合进行快速准确的控制,效果良好．