基于H∞反馈的直接驱动XY平台切向轮廓控制设计

为了提高XY平台的轮廓加工精度,在分析系统轮廓误差的基础上,提出将H∞速度反馈控制器和切向-轮廓控制器(TCC)相结合的控制策略.在速度环内采用H∞鲁棒控制理论设计反馈控制器,在具有模型摄动及外部干扰的情况下,保证了闭环系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,TCC使得XY平台之间的耦合作用消除,且轮廓控制器设计变得更加直接和简单.单轴系统采用IP(积分-比例)控制与速度前馈控制相结合的复合控制器.仿真结果表明所设计控制系统在保证具有较好的跟踪性能、鲁棒性能的同时轮廓精度大大提高.     

数控机床直线伺服系统混合LQ-H∞控制器设计

文章基于永磁直线同步电机系统提出了一种将线性二次型最优控制同H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略,文中的控制器由两部分组成,H∞鲁棒反馈控制器和线性二次型最优控制器,前者作为抗扰调节器,后者作为跟随调节器。这种控制策略的优点在于,它既能利用H∞控制方法保证系统的鲁棒性能,克服系统中存在的模型不确定性与外部干扰对系统性能的影响,又能够利用线性二次型最优控制器的线性反馈控制策略保证系统的跟踪性能。仿真结果表明,该方案在保证对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性的同时,又改善了伺服系统跟踪的快速性、精确性。     

电动公交车驱动与再生制动遗传优化鲁棒控制

针对电动公交车用永磁直流电机控制系统受电机参数摄动、挡位变化及载荷变化的问题,在建立控制系统主回路的基础上对电动公交车的驱动和滑行工况再生制动进行研究,提出了基于遗传算法的鲁棒H_∞控制方法。以控制系统的最小干扰和良好的鲁棒性为控制目标,将鲁棒H_∞控制器中加权函数的选取转化成多目标优化问题,通过遗传算法对其进行优化,设计出最佳的鲁棒H_∞控制器。实验结果表明:采用鲁棒H_∞控制器在公交车驱动时的速度响应较双闭环PI控制更快,在下坡滑行工况再生制动时比双闭环PI控制具有更好的稳定性、更强的鲁棒性和抗干扰能力。     

直接驱动数控转台的QFT-H∞控制

直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机伺服系统的参数不确定性和负载扰动严重影响系统的伺服性能，文章采用定量反馈理论（QFT）与H∞控制理论相结合的方法设计了一个速度控制器。QFT能够实现具有大范围不确定性系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能设计要求，但需要在Nichols图上进行回路整形．作图过程十分繁琐。基于QFT，利用H∞控制理论设计控制器可省去作图过程，大大简化了设计过程。仿真结果及分析表明，所设计的QFT—H∞速度控制器使伺服系统对参数不确定性和负载扰动具有较强的抗干扰性能。     

基于H∞ 控制策略的机床主轴综合鲁棒控制研究

针对数控机床主轴的控制问题,采用综合鲁棒控制器实现数控机床主轴的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。构造数控机床主轴系统模型简图,建立了考虑切削力的数控机床主轴的完整动力学模型。基于H_∞控制策略开发针对机床主轴的综合鲁棒控制器。采用MATLAB软件对数控机床主轴进行仿真,并与传统PID控制器的仿真结果进行对比和分析。结果显示:采用综合鲁棒控制器控制的数控机床主轴转速超调量小,能快速消除波动;所需控制电压范围减少了约50%;即使受到较大随机干扰,主轴系统也能够快速消除干扰,处于受控状态且稳定。采用综合鲁棒控制器可以提高机床主轴的动态稳定性以及抗干扰能力。     

基于线性化解耦的永磁直线伺服系统H∞鲁棒控制器的设计

对数控机床永磁直线伺服系统速度跟踪问题,提出基于线性化解耦的H∞鲁棒控制器的设计.永磁直线同步电动机由于模型的非线性和变童间的耦合给系统的控制带来困难,在速度跟踪控制中,采用状态反馈线性化方法来实现模型的精确线性化和动态解耦.利用非线性坐标变换和非线性反馈将系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.进而,通过设计H∞鲁棒控制器来实现速度跟踪控制.仿真结果表明,用该方法设计的数控机床永磁直线伺服系统具有良好的速度跟踪性能.和干扰抑制性能.     

磁悬浮永磁直线电机伺服系统H∞鲁棒控制的研究

磁悬浮永磁直线电动机具有直接驱动与磁悬浮的特点,它能消除传动链所带来的不良影响以及动子与静止导轨之间的摩擦,提高系统的快速反应能力和精度.针对磁悬浮永磁直线电动机中的不确定性扰动,提出基于黎卡提不等式(Riccati)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,在建立系统状态空间模型的基础上,将此系统归结为标准的H∞控制问题,通过求Riccati不等式的对称正定解,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,在MATLAB环境下搭建系统的仿真模型,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.     

混合动力挖掘机回转速度控制系统的研究

针对挖掘机回转速度控制系统存在转动惯量变化大、外干扰等不确定性。采用了液压混合动力技术的挖掘机回转装置的速度控制系统进行了鲁棒控制器设计,并进行了校正后系统的仿真验证。采用基于线性矩阵不等式(LMI)的H∞控制器设计方法,通过选择适当的加权函数矩阵,将实际控制系统转化为广义受控对象,设计出满足性能要求的鲁棒控制器。仿真结果表明:所设计的速度控制系统具有较强鲁棒性,能有效地抵抗回转运行过程中的参数摄动和干扰,满足控制系统性能指标。     

液压伺服疲劳试验机的H∞混合灵敏度控制研究

针对液压伺服疲劳试验机系统的不确定性，为获得良好的控制效果，采用了H∞鲁棒控制算法。首先，通过理论分析建立系统数学模型，讨论了该模型的不确定性及参数摄动性；然后，详细阐述了加权函数选取的一般规律；最后，应用混合灵敏度方法设计了H∞鲁棒控制器。仿真结果表明，即使被测试件刚度及系统参数在较大范围内摄动，该控制器依然具有很好的鲁棒稳定性以及良好的动态品质，较常规PID控制器更为优良。     

数控机床直接驱动系统极点配置鲁棒控制器设计

对数控机床直接驱动系统提出极点配置鲁棒控制器设计.由于H∞控制主要用于抑制扰动,难以处理动态性能和闭环极点的定位问题,可通过使闭环极点分布在左半平面的合适区域来取得.在H∞设计中,通过引入闭环极点配置来调整系统的动态特性,从而达到改善系统性能的目的.仿真研究表明,设计的极点配置鲁棒控制器不但在抑制扰动方面能达到要求,并且把闭环极点配置到了指定的区域,较好地改善了系统的性能.     

非线性不确定液压伺服系统的H∞控制研究

以含非线性不确定特性和时滞特性的液压伺服控制系统为研究对象,推导了具有非线性不确定时滞系统鲁棒渐进稳定的充分条件,提出了以LMI表示的H∞控制器设计方法,并对此系统进行了仿真,仿真结果表明:所设计的H∞控制器使得系统具有很强的鲁棒性,并且对外部干扰信号具有很强的抑制能力.     

基于二次调节伺服加载试验台的鲁棒补偿控制

针对二次调节伺服加载试验台系统,建立了其数学模型,对动态鲁棒补偿控制器进行了设计,并利用MATLAB仿真软件,对加载系统进行普通PID控制和动态鲁棒补偿控制的仿真,对两种控制的仿真结果进行了比较分析和研究.仿真结果表明,动态鲁棒补偿方法的应用,使系统获得了很强的鲁棒性,大大提高了系统的控制性能.     

基于观察器的二次调节速度系统控制性能仿真研究

由于二次调节静液传动系统在工作过程中受死区、滞环、库伦摩擦等因素的影响,属于典型的非线性系统,采用常规控制,很难取得令人满意的效果。针对二次调节系统的非线性特征,在已有成果的基础上,应用Hamiltonian泛函方法,构建了二次调节静液传动系统的Hamiltonian形式,设计了基于观察器的鲁棒控制器,应用到二次调节静液传动速度控制系统中,并进行了仿真研究,取得了良好的控制性能。仿真结果表明:系统的动态特性明显得到了改善,具有较强的抗干扰能力和良好的鲁棒性。     

二次调节伺服加载系统的耦合影响与鲁棒补偿

针对二次调节伺服加载系统,建立了数学模型,利用MATLAB仿真软件,对液压和机械耦合干扰下的系统控制性能进行了仿真研究。仿真结果表明,随着负载压力、输出转矩和输出转速的波动幅度的增大,系统的控制精度明显变差,转矩控制系统受负载压力波动的影响大于转速控制系统,转矩波动对转速控制系统的影响大于转速波动对转矩控制系统的影响。为了消除系统耦合干扰的影响,利用鲁棒补偿方法,即在PID控制基础上,加入归零因子环节和低通滤波器,对控制系统进行改进,使系统实现了解耦,并同时使系统获得了很强的鲁棒性,大大地提高了系统的控制性能。     

二次调节伺服加载试验台转速控制系统的动态鲁棒补偿

针对二次调节伺服加载试验台转速控制系统，分析了参数变化和耦合干扰对系统控制性能的影响。仿真结果表明，系统等效转动惯量和等效阻尼系数的变化以及负载压力和加载转矩的波动干扰，对系统控制性能的影响较大。为了消除系统参数变化和耦合干扰的影响，利用动态鲁棒补偿方法，即在PID控制基础上，加入归零因子环节和低通滤波器，对转速控制系统进行改进，使系统获得了很强的鲁棒性，大大地提高了系统的控制性能。     

二次调节伺服加载试验台转矩控制系统的动态鲁棒补偿

针对二次调节伺服加载试验台转矩控制系统,建立了系统动态数学模型,并以此对系统参数变化和耦合干扰的影响进行了仿真分析.仿真结果表明,在传统的P1D控制情况下,系统参数变化和耦合干扰对系统的动态性能影响很大.为了消除或降低这种不利影响,在PID控制基础上,加入动态鲁棒补偿器,对加载试验台转矩控制系统进行改造.由仿真结果看出,转矩控制系统加入动态鲁棒补偿器后,伺服载试验台系统的动态性能得到了很大提高,并使系统获得了很强的鲁棒性.     

基于观测器的机械手伺服系统非脆弱H∞控制

针对一类不确定时滞系统,考虑系统状态的不确定性和控制器的脆弱性,在系统的状态不能直接测量得到的情况下,设计基于状态观测器的不确定时滞系统的鲁棒非脆弱H_∞控制器。将其应用于机械手伺服系统轨迹跟踪控制仿真,通过对机械手角度、角速度等状态信息的观测跟踪,验证了状态观测器的有效性和鲁棒非脆弱H_∞控制的可行性。     

基于LMI的H∞控制在电液负载模拟器中的应用

针对电液负载模拟器加载系统中存在的不确定性因素,通过选择适当的权函数,采用混合灵敏度的H∞方法设计并用基于线性矩阵不等式的算法求解鲁棒控制器.实验验证了该控制器在弹簧刚度发生变化时具有鲁棒性,并且结合结构不变性原理能有效抑制多余力,提高被动加载的性能.     

混合灵敏度控制在电液位置控制系统中的应用

建立电液位置控制系统的数学模型,设计H∞混合灵敏度控制器,利用MATLAB/simulink进行系统的PID控制和H∞混合灵敏度控制的仿真,最后通过变负载实验对PID控制、H∞混合灵敏度控制效果进行比较.仿真和实验结果表明,H∞混合灵敏度控制比常规PID控制具有更好的鲁棒性,可以很好地满足大多数电液位置控制系统的要求,具有很强的实用性.     

电磁轴承系统的H∞控制器设计

以电磁轴承的数学模型为例,基于Hm控制理论没计了Hm鲁棒控制器,在Matlab环境下对电磁轴承系统进行了仿真,与传统的PID控制器进行了比较。研究结果表明：在转子质量、电磁铁线圈电阻和轴承负载等有较强变化时,基于H∞理论的控制器仍使电磁轴承系统保持良好稳定性;与传统PIO控制相比,该系统具有较好的稳定性、较强的鲁棒性和扰动抑制能力。