μ-synthesis in H-infinity loop-shaping design

H∞控制理论中的回路成形设计和μ综合都已经是定型的设计方法．最近有文献提出一种将这两种设计方法结合起来处理弱阻尼谐振模态参数摄动的新方法．但是实际设计表明,二者的结合并没有达到预期的效果．本文分析指出,回路成形本质上是一种鲁棒稳定性设计,其H∞范数指标的逆就是系统的稳定裕度．而μ综合只是一种鲁棒性能的设计工具．μ综合与回路成形结合只是反映在稳定裕度上,而并不影响设计所允许的摄动大小．所以在回路成形设计中没有必要再加进μ综合法．文中附有算例．     

H∞回路成形设计的鲁棒性

回路成形法设计中是用互质因子摄动来表示系统不确定性的. 文中对这种互质因子摄动进行了较详尽的分析, 指出系统中的弱阻尼模态会增大互质因子摄动的范数, 因而降低了允许的摄动值, 使系统实际上失去了鲁棒性. 所以H∞回路成形设计并不一定像所期望的那样具有鲁棒性. 文中并用一个参数摄动下的鲁棒性为例来进行说明.     

基于H∞回路成形的鲁棒PID参数整定

积分过程在工业过程控制中经常遇到,采用常规的PID参数整定方法很难得到理想的控制效果。本文采用基于H∞回路成形的鲁棒PID参数整定方法,实现对积分过程的有效控制。通过Simulink软件的仿真结果表明该方法的有效性。     

H2/H∞混合优化问题综述

H2/H∞混合优化设计方法由于其可以 使系统同时获得较好的鲁棒稳定性和鲁棒性能，一经提出，立即受到研究者的广泛关注．本 文综述了H2/H∞混合优化方法的产生、发展及其特点，概要介绍了H2/H∞优化理论研究的最新进展及实践应用的主要结果，分析了H2/H∞混合优化理论在理 论和实际应用中的发展方向．     

一种改进的H∞回路成形权重函数优化选取方法

在介绍和分析H∞回路成形基本设计方法的基础上，针对权重函数选取需要反复迭代、过程繁琐、所得控制器难以同时满足时域和频域性能指标等问题，提出了一种基于工程设计、辅以混沌优化理论的权重函数选取方法．与常规的权重函数选取方法相比，该方法能够减少权重函数选取时迭代的次数，保证控制器的综合性能．仿真研究表明，利用该选取方法设计控制器简单易行，且控制器的性能能够更好地满足设计要求．     

挠性系统的控制设计和H1回路成形法

挠性系统的控制设计与具体的挠性特性是相关的,从控制角度将挠性系统划分为轴系传动机构、桁架结构和卫星太阳能帆板的薄板型结构3类.其中薄板型结构挠性系统的挠性特点明显,文中指出H∞回路成形法能有效解决薄板型结构挠性系统设计上的难点,即在幅频特性急剧下降的频段内保证系统的稳定性.一般H∞控制理论中,H∞范数是系统的性能指标.但H∞回路成形法中的H∞范数表示的则是闭环系统的稳定裕度.通过挠性系统的算例说明,H∞回路成形法并不是给定摄动范围下的设计问题,因此在鲁棒性设计这一概念上也不同于常规的H∞控制设计,有其自己的含义.     

H∞回路成形方法在航空发动机控制中应用及验证

引入了基于频域理论的H∞回路成形方法对航空发动机进行控制器设计,有效地克服了类似于LQG的传统时域方法设计过程不透明的缺陷;为了提高控制器设计效率和准确性,在设计过程中,设计了一种能自动搜寻满足要求的权函数参数的方法,同时对传统的控制结构进行了改形,改善了控制器性能;为更充分对控制器性能进行验证,在设计的航空发动机数控系统快速原型化实时仿真平台上进行了仿真,证实了所设计的改型后的H∞回路成形控制器在航空发动机控制上所具有的良好的性能。     

某导弹自动驾驶仪的H∞控制

简要介绍了复合摄动系统的Ｈ∞鲁棒性能设计方法，并利用这种方法对导弹自动驾驶仪设计问题进行了控制。结果表明，利用本方法所设计的导弹自动驾驶仪的鲁棒性能是令人满意的。     

复合摄动系统的H∞ 鲁棒性能设计

本文对具有实参数摄动和未建模动态不确定性的复合摄动问题的鲁棒性能设计进行了深入研究，首次提出利用H∞控制理论中的混合灵敏度方法处理某些复合摄动问题的鲁棒性能设计．其思路是：首先将复合摄动问题的鲁棒性能设计转化为参数不确定性系统的鲁棒性能设计问题；然后将这种参数不确定性问题变换成标准H∞控制问题结构；最后利用“DGKF”或状态反馈的方法获得问题的解．     

基于H∞回路成形的无人机纵向鲁棒控制器研究

针对无人机飞行参数及气动参数的不确定性问题,根据H∞理论,提出基于回路成形的无人机鲁棒控制器设计方法.以某小型无人机纵向控制系统为例,采用H∞回路成形设计方法,设计了俯仰角保持控制器;通过选取合适的预补偿器和后补偿器,改善系统奇异值曲线形状,应用小增益定理综合H∞鲁棒控制器,并得出鲁棒稳定裕度;进行数字仿真验证,在仿真中加入5 m/s常值风干扰与20％气动参数摄动等不确定性因素,结果表明,闭环系统能在受到干扰后1.1s恢复到平衡状态,且阶跃响应最大调节时间为1.6s,最大超调量为2.4％,说明所设计的控制器具有满意的抗干扰能力和鲁棒稳定性.     

基于状态观测器的H∞控制系统设计

研究基于状态观测器的Ｈ∞控制器的设计原理,提出了基于观测器的Ｈ∞控制器的设计方法,并证明基于全维观测器组成的闭环系统具有与纯状态反馈的Ｈ∞控制器一样的传递函数,而在引入降维观测器时,则降低了闭环系统的Ｈ∞性能指标。最后用实例说明了理论结果和算法的有效性。     

H∞鲁棒控制理论发展的十年回顾

回顾了状态空间Ｈ∞鲁棒控制理论十年的发展历史,首先介绍了Ｈ∞鲁棒控制理论的概念及实质,然后将其发展过程划分为４个阶段,给出了国际著名学者的重要成果年代文献表,并归纳出Ｈ∞鲁棒控制理论的特点,简介了小增益理论,回路成形及μ分析的和要内容,最后中讨论了Ｈ∞鲁棒控制理论尚待研究的几个问题。     

具有结构不确定性系统的鲁棒H∞控制*

本文研究具有结构不确定系统的鲁棒Ｈ∞状态反馈控制问题，这个问题的解涉及到一个代数Ｒｉｃｃａｔｉ方程，通过分析，这个问题的解与一个辅助的线性时不变系统的Ｈ∞状态反馈控制问题的解是等价的，把这一结果求解具有结构不确定性系统的鲁棒Ｈ∞动态输出反馈控制问题，很方便地给出只需求解两个代数Ｒｉｃｃａｔｉ方程的鲁棒Ｈ∞动态输出反馈控制问题的解。     

一类不确定性系统鲁棒H∞控制器

研究一类具有匹配不确定性系统鲁棒H∞控制问题,第一,基于矩阵不等式给出了二次稳定的条件并且对系统的H∞性能进行了分析;第二,给出了系统的鲁棒H∞控制器,该控制器不仅满足系统二次稳定的条件,而且也满足H∞性能约束条件;最后,数值算例说明了控制器的有效性和可行性。     

一种变形的回路成形控制器及其应用

给出一种变形的回路成形控制器,并从理论上分析了将常规的回路成形控制器变形后能够改善系统动态性能所需的条件。将其应用船舶自动舵的设计,获得了满意的控制结果。     

一类非线性系统的H∞鲁棒控制

考虑了在实际中具有工程应用背景的一类非线性不确定系统的H∞鲁棒控制问题.基于Hamilton-Jacobi不等式,给出了这类非线性系统渐近稳定且L2增益有限的充分条件.在这个条件下,得到了确保闭环系统满足H∞鲁棒扰动衰减性能准则的状态反馈控制器.     

不确定线性内互联大系统的分散鲁棒H∞控制

讨论含有界不确定性的线性内互联大系统,通过分散状态反馈和分散动态输出反馈的鲁棒Ｈ∞控制问题,首先给出一个重要引理,然后基于有界实引理分别导出放动态输出反馈的分散鲁棒Ｈ∞控制问题有解的充分必要条件,该条件及其问题的求解等价地转化成一个线性矩阵不等式和双线性矩阵不等式的求解。     

H∞与滑模融合控制算法在磁悬浮系统中的应用

磁悬浮系统在实际运行中会出现模型摄动和各种外界干扰,提高磁悬浮系统的鲁棒性非常重要,给出了磁悬浮系统的数学模型;结合H∞控制和滑模控制的优点,给出一种 H∞控制和滑模控制的融合算法,把该算法应用在磁悬浮系统中;通过Matlab仿真,验证了该算法能有效抑制磁悬浮系统中存在的确定性和不确定性干扰,从而使控制系统的性能得到提高。     

一类线性串联时滞不确定系统的鲁棒H∞控制

本文讨论一类具有串联结构的线性不确定系统的鲁棒Ｈ∞控制器,此类系统除状态及控制输入具有滞后特性外,其状态的时滞常数也不相同。文中考虑用分段状态方程描述受控对象,分别设计相应的鲁棒Ｈ∞控制器,并证明了分段设计方法能保证整体系统在Ｈ∞范数界约束下二次型稳定。