基于区域极点配置的汽车主动悬架H_2/H_∞控制

利用混合H2/H∞控制方法设计了某重载车辆悬架控制器。以此种方法设计出的控制器,通过H∞控制指标保证被控对象约束输出传递函数的无穷范数低于适当γ值的同时,最小化一个给定的H2性能指标函数,较好的解决了悬架系统性能和系统鲁棒性之间的折衷优化控制问题,同时,通过将闭环极点配置在指定位置,保证了系统的动态性能,结果显示,通过将单一范数(H2或H∞)控制方法改进为混合范数H2/H∞控制方法,强化了每种范数各自的优势,系统综合性能品质得到了保证。     

结构振动的H_2/H_∞混合最优控制

讨论了柔性结构振动的混合Ｈ２／Ｈ∞最优控制问题、结构振动控制器的鲁棒稳定性转化为Ｈ∞最优控制问题,以及振动控制的最优二次性能转化为Ｈ２最优控制问题,并提出了利用遗传算法求解Ｈ２／Ｈ∞的方法。通过结构振动主动控制的计算机仿真,表明用遗传优化算法解Ｈ２／Ｈ∞最优控制是有效的。仿真结果还表明,Ｈ２和Ｈ∞性能指标是相互矛盾的,本方法能有效地处理Ｈ２和Ｈ∞性能指标的折衷问题,以得到闭环系统的鲁棒稳定性和良好的时域性能。     

空间范数在压电柔性结构振动控制中的应用研究

在空间范数定义的基础上,推导出了结构模态空间范数的计算公式。考虑压电柔性结构振动控制中作动器分布对结构建模与控制性能的影响,利用模态空间范数度量各个模态对结构动力响应的贡献,并对结构进行了模态选择与模型降阶。利用所建立的降阶模型,设计了一个对受外部干扰结构进行振动抑制的动态输出反馈]]>;     

基于区域极点配置的汽车主动悬架H2/H 控制

利用混合H2/H 控制方法设计了某重载车辆悬架控制器。以此种方法设计出的控制器,通过H 控制指标保证被控对象约束输出传递函数的无穷范数低于适当γ值的同时,最小化一个给定的H2性能指标函数,较好的解决了悬架系统性能和系统鲁棒性之间的折衷优化控制问题,同时,通过将闭环极点配置在指定位置,保证了系统的动态性能,结果显示,通过将单一范数（H2或H ）控制方法改进为混合范数H2/H 控制方法,强化了每种范数各自的优势,系统综合性能品质得到了保证。     

基于LMI的结构振动多目标鲁棒H_2/H_∞控制

研究了考虑建筑结构动力特性具有不确定性的多目标鲁棒H2/H∞控制问题。在设计控制器的过程中,将模型参数(包括质量、刚度和阻尼)的不确定性引入到状态方程的摄动矩阵之中,使得闭环系统对所有允许的不确定性同时满足H∞干扰抑制和最优H2性能。基于线性矩阵不等式优化技术,推导得到了线性矩阵不等式组来求解相应的多目标优化问题,应用MATLAB的线性矩阵不等式工具箱设计了输出反馈控制器。最后对一3层结构进行了振动控制仿真分析,结果表明了所提方法的有效性和优越性。     

基于声辐射模态的有源结构声辐射系统鲁棒H∞控制

以简支板为例,在考虑参数不确定性的情况下,对基于时域声辐射模态的有源结构声辐射系统进行了鲁棒H∞控制研究.首先基于声辐射模态理论,建立了包含不确定性的状态空间模型,然后引入虚拟性能指标将其转化为标准H∞控制模型求解了鲁棒H∞输出反馈控制器.最后进行了仿真计算,结果表明该方法具有较强的稳定鲁棒性和性能鲁棒性.     

不确定结构输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制研究

为了有效处理土木工程结构分散振动控制中模型参数不确定性对系统性能的影响,提出了同时满足多个控制目标的输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出并证明了H_∞保性能鲁棒分散控制器存在的充分条件,在此基础上,采用变量替换方法,建立了输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法,进而通过引入约束条件,将其转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题。针对一12层结构进行分散控制设计、集中控制设计及仿真分析。结果表明,对于具有较大不确定性的结构,输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法较传统线性二次高斯集中控制算法有更理想的控制效果。     

基于模型预测控制的高速柔性并联机构振动控制

由于高速柔性并联机构系统的非线性和不确定性,提出一种鲁棒模型预测振动控制策略以抑制系统的振动响应。以压电陶瓷为作动器,电阻应变片为传感器,采用有限元方法和模态截断技术建立机构不精确动力学模型。机构动力学模型中的非线性因素、耦合因素及系统高阶模态影响作为扰动,将模态力视为不确定扰动,并且考虑输出噪声对系统的影响,建立系统动态响应的预测模型,以预测输出值。采用Kalman滤波估计器估计系统状态量,以控制电压及其变化率为约束条件,将系统性能指标和约束条件化为一个标准二次规划优化问题,通过求解这一优化问题来得到最优控制输出,形成滚动优化控制输出来抑制系统振动响应。采用表征作动能量的可控性指标和表征观测信号能量的可观性指标,确定作动器和传感器的最优位置。以新型2自由度并联机构为实例,采用实验模态方法得到系统的前2阶固有频率和阻尼比,与有限元方法得到的结果比较分析表明理论模型不精确。基于该模型采用dSPACE实时仿真系统和MATLAB/Simulink搭建鲁棒控制系统,进行振动主动控制试验研究。试验结果表明,所设计的控制器能有效地抑制柔性构件产生的弹性振动,验证了控制器的有效性和鲁棒性。     

低频时变时滞悬架系统的动态输出反馈鲁棒H_∞多目标控制

在实际的悬架系统主动控制当中,由于控制器存在时变时滞因素,而低频输入时滞对系统的稳定性及性能有很大影响。针对该问题,综合考虑系统的参数不确定性及执行器的时变时滞因素,使车身加速度在路面干扰下的H_∞范数在全频域内达到最小,同时保证控制力的非线性饱和,行驶平顺性,接地性等时域硬约束条件,设计了基于动态输出反馈的鲁棒H_∞控制器,并提出一种描述质量不确定性的匹配模型。采用Lyapunov-Krasovskii泛函法,通过引入松弛矩阵给出满足条件的凸组合不等式,减少了设计的保守性,应用LMI技术推导出H_∞控制准则。最后,通过数值实例验证了该方法对于参数摄动下的低频时变时滞悬架系统控制性能的有效性。     

测量数据包丢失和量化影响下的H_∞控制

基于状态观测器研究了具有测量数据丢失的多输入多输出(MIMO)线性离散系统的量化H_∞动态输出反馈控制问题。每路输出采用一个独立的静态对数量化器,采用扇形界方法来描述量化误差,且采用满足Bernoulli分布的序列来描述网络传输数据的丢失,预先假设数据丢失的概率。然后,将量化控制问题转化为范数不确定系统的控制问题,进而采用线性矩阵不等式(LMI)方法设计状态观测器和输出反馈控制器,使得系统均方指数稳定并具有给定的H_∞性能。数值仿真验证了设计方法的有效性。     

混合不确定柔性板系统μ综合振动主动控制实验研究

以柔性板结构为被控对象,提出混合不确定模型μ综合控制器设计方法并进行了实验验证.首先识别出柔性板实验系统的传递函数模型以及对应的状态空间最小实现模型;在此基础上,利用对系统矩阵的特征值分解和线性分式变换设计了将模态参数摄动提取成正则不确定块对角阵的方法,同时将剩余模态表示成高通滤波器形式,再通过引入虚拟不确定块,构建了考虑系统外扰抑制性能和控制增益约束性能的μ综合控制器求解过程.柔性板附加质量时的振动控制实验结果显示,随机扰动时相对LQR控制降噪量提高了4 dB,有效地解决了混合不确定柔性结构的振动控制问题.     

结构振劝的H2／H∞混合最优控制

讨论了柔性结构振动的混合Ｈ２／Ｈ∞最优控制问题,结构振动控制器的鲁棒稳定性转化为Ｈ∞最优控制问题,以及振动控制的最优二次性能转化为Ｈ２最优控制问题,并提出了利用遗传算法求解了Ｈ２／Ｈ∞的方法,通过结构振动主动控制的计算机仿真,表明用遗传优化算法解Ｈ２／Ｈ∞最优控制是有效的。仿真结果还表明,Ｈ２和Ｈ∞性能指标是相互矛盾的。本方法能有效地处理Ｈ２和Ｈ∞性能指标的折衷问题,以得到闭环系统的鲁棒稳定性和良     

弹性飞机的混合 最优PID控制器参数优化

基于弹性飞机的降阶模型设计控制器时需要考虑模型降阶带来的降阶误差,这就需要设计的控制器具有较强的鲁棒性。为此,以某弹性飞机12阶模型为例,研究了基于弹性飞机降阶模型的混合 最优PID控制器的参数优化。首先基于平衡截断法得到了6阶降阶模型。然后,根据全阶模型和降阶模型的频域降阶误差选取了合适的鲁棒加权函数。之后,给出了闭环系统跟踪误差 范数的一种简化计算方法用于 优化指标的计算。最后基于差分进化算法进行了混合 最优PID控制器的参数寻化。仿真结果表明,与 混合灵敏度控制器相比,优化得到的混合 最优PID控制器具有更强的鲁棒性,能同时镇定参数和非参数两种不确定性。对弹性形变模态也有较好的抑制作用,刚性模态也取得了很好的响应效果。     

基于滑模输出反馈与输入成形控制相结合的挠性航天器主动振动抑制方法

针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题，提出了一种基于输出反馈滑模控制和输入成形振动抑制方法相结合的主动振动控制策略。输入形成器作为前馈控制器作用在反馈回路的前相通道，通过改变输入命令的作用形式，在保证参考模型（标称对象）完成指定的姿态机动的同时抑制掉对系统影响较大的挠性结构的振动；而对于闭环控制回路，考虑挠性结构模态不可测、模型参数具有不匹配不确定性以及外干扰力矩的作用，在输出反馈滑模控制的基础上，给出了仅利用输出信息的滑模控制器设计方法，保证跟踪参考模型的输出以获得要求的闭环系统的性能。将该方法应用于单轴挠性航天器的大角度rest—to—rest（静止到静止）姿态机动控制进行了仿真研究，结果表明，所提出的方法是可行而有效的。     

有阻尼结构线性振动系统的模态综合

研究了线性阻尼结构振动系统的模态综合技术．在线性阻尼结构振动系统实变换进行方程解耦的还原变换的基础上，构造了线性阻尼结构振动系统的固定界面模态综合方法。这一方法克服了以往的模态综合法中无法同时给出子结构刚度、阻尼和质量矩阵，以及只能给出复系数时域方程等不足，可直接给出子结构经模态降阶后的刚度、阻尼和质量矩阵。综合得到的整体方程仍是时域中的实系数二阶振动方程。数值算例表明了本文方法的正确和可行。     

风力发电机自适应鲁棒保性能控制器设计

本文针对变速变桨距风力发电机系统对于风能利用率、动态稳定性要求高的特点,建立了风能转换系统的线性参数变化（LPV）模型,给出了设计一个具有自适应机制的鲁棒保性能控制器的充分条件,进而设计出了一种新的自适应鲁棒保性能控制器。首先,运用自适应方法估计出系统的不确定参数,然后利用参数估计和鲁棒保性能控制方法设计系统的状态反馈控制器,其反馈增益阵是通过求解一组线性矩阵不等式（LMI）的约束而得到,并且满足某二次型性能指标。仿真表明,无论在低风速下还是在高风速下,控制器不仅使系统具有良好的动态特性和鲁棒性,而且使系统具有抑制外界干扰能力。     

受需求扰动的供应链系统最优跟踪控制

针对动态供应链系统中市场需求扰动引起的牛鞭效应问题,提出一种基于前馈补偿的最优跟踪控制设计方法.首先,针对需求扰动可模型化为线性外系统的情形,引入了一个渐近稳定的期望系统;然后,基于线性二次型性能指标,给出了受需求扰动的供应链系统的前馈反馈最优跟踪控制器设计方法.控制器的反馈增益和前馈增益可分别通过求解Riccati方程和Stein方程得到.仿真结果表明,提出的前馈反馈最优跟踪控制方法能有效抑制需求扰动对供应链系统的影响,改善供应链系统的动态性能,且该方法明显优于经典的最优跟踪控制.     

降低结构动响应的阻尼器位置及参数优化CSCD

针对振动系统中阻尼器位置及参数优化问题,采用分步优化的策略,在考虑阻尼器自身重量的影响下,通过对结构动态性能分析,建立基于模态损耗因子的阻尼器位置优化模型。结合该优化模型,并以结构关键部位处的位移响应幅值平方最小为准则,得到相应安装位置上的阻尼器参数。以桁架结构与挂架为例,进行数值仿真验证,结果表明该方法可有效用于工程结构的振动控制。     

ATMD对斜拉桥抖振减振的控制设计模型研究

对斜拉桥的大幅风致抖振宜采用ATMD(active tuned mass dampers)减振,且为实现控制器设计需建立针对复杂模型降阶后的控制设计模型。在建立风荷载作用下斜拉桥与ATMD组合系统模型的基础上,将Hankel范数与模态分析相结合,提出目标含义明确且考虑外激励影响的ATMD/传感器配置指标,以及能够同时表征结构振动的可控可观性能和外激励影响程度的模态选择指标;采用模态叠加法,实现在控制设计模型的模态组成中模态阶次的准确定位和构成,并使模型具有良好的可控可观性能。以南京长江三桥的抖振减振为例,给出了ATMD/加速度传感器的配置优化和模态选择的实施过程,建立了ATMD对斜拉桥抖振减振的控制设计模型。数值计算结果表明,所建的控制设计模型的动力性能与原系统模型有较好的一致性。     

机敏约束层阻尼薄板的μ综合鲁棒控制研究

以局部覆盖机敏约束层阻尼薄板为研究对象,对振动主动控制展开了研究。首先用ADF阻尼模型表征黏弹性层的阻尼特性,利用有限元法建立系统的动力学模型;并考虑模型的庞大自由度问题,对模型进行降阶处理;其次针对作动器和传感器位置对控制性能的影响问题,综合考虑控制输入与传感输出间关系,优化了作动器与传感器的位置,并对优化后理论模型进行了实验验证;最后针对模型模态参数误差和因舍去高频模态导致的模型混合不确定性问题,设计了μ综合鲁棒控制器,并通过硬件在环实验对控制效果进行验证。实验结果表明:复杂周期信号激励下的振动响应幅值衰减30%左右,白噪声激励下的振动响应的均方根值降低了9.1%左右。