航空发动机固定阶混合μ控制器设计方法的研究

提出了将固定阶H∞控制器与混合μ综合相结合获得航空发动机固定阶混合μ控制器的策略。推导出了固定阶H∞控制器存在的必要条件，使用homotopy算法获得最优固定阶H∞控制器的解。采用将固定阶H∞控制器与D-K迭代相结合设计航空发动机固定阶混合控制器的方法。与全阶混合μ控制器不同，固定阶混合μ控制器具有结构简单，易于实现，而其鲁棒性能和鲁棒稳定性与全阶μ控制器相近。使用该方法对某型涡扇发动机控制系统进行固定阶混合μ控制器设计，仿真验证表明，该控制系统其性能鲁棒性满足要求。     

混合PID/H∞鲁棒最小能量飞行控制系统设计

针对系统矩阵和控制矩阵参数不确定性控制问题,提出满足二次稳定和二次性能指标的H∞鲁棒控制器设计方法。以此方法为基础,采用区间模型描述飞行器动力学参数变化特征,给出一种能够满足二次稳定和二次性能指标要求的混合PID/H∞鲁棒最小能量飞行控制系统方案,仿真验证了控制器设计方法和混合PID/H∞鲁棒最小能量飞行控制系统的可行性。     

Delta算子不确定系统的鲁棒H2／H∞控制

研究了Delta算子描述的同时具有模型范数有界参数不确定性和外部扰动的一类系统的鲁棒H2/H∞控制问题。运用线性矩阵不等式(LMI)方法,证明了鲁棒H2/H∞控制律存在的充分必要条件,然后用一个线性矩阵不等式的可行解给出所有这一控制律的一个参数化表示,进一步通过建立和求解一个凸优化问题,给出了最优鲁棒H2/H∞控制律的设计。最后,用一个例子验证了给出方法的可行性。     

空间飞行器大角度姿态机动混合H2/H∞控制

提出一种基于平方和优化的空间飞行器大角度姿态机动混合H2/H∞控制方法.为适应飞行器大角度姿态机动的要求,采用修正的Rodrigues参数描述卫星的姿态运动,并将飞行器姿态运动学和动力学方程转化为线性参数可变(LPV)系统;为降低设计的保守性,通过引入附加松弛变量,提出一种系统矩阵与Lya-punov矩阵分离的混合H2/H∞性能准则;基于该性能准则,运用Lyapunov方法和平方和优化技术,推导出飞行器大角度姿态机动混合H2/H∞状态反馈控制器存在的充分条件,并将混合H2/H∞控制器设计问题转化为具有平方和约束的参数优化问题.     

多轴转向车辆转向系统的H2／H∞混合控制

推导了多轴转向车辆三自由度动力学模型,用Matlab软件和H2/H∞优化控制理论,设计了三自由度多轴转向车辆横摆率跟踪控制的H2/H∞混合最优控制器,建立了理想跟踪目标模型.以三轴转向车辆为对象,分析了该控制器对多轴转向车辆转向性能的影响.仿真分析结果表明,H2/H∞混合最优控制器使得多轴转向车辆具有很好的系统性能,同时保持了良好的鲁棒性能,提高了车辆的转向性能,保证了多轴转向车辆的安全性和操纵稳定性.     

电磁轴承的H∞鲁棒-模糊控制器设计

电磁力非线性,转子的动态特性复杂性及模型参数不准确是电磁轴承控制器设计不可回避的问题.考虑了电磁轴承气隙、励磁电流、转速、温度对电磁力影响及转子动态性能复杂性和模型参数摄动,结合T-S模糊模型利于解决非线性特点及H∞鲁棒控制方法抑制扰动强鲁棒性特点,设计了H∞鲁棒-模糊电磁轴承控制器.实验表明:采用H∞鲁棒-模糊控制器,电磁轴承系统具有较好的动态性能和鲁棒性能,削弱了电磁力非线性、转子的动态特性及系统参数摄动对系统性能的影响.     

时变采样周期网络控制系统混合H_2/H_∞动态输出反馈控制

针对网络化控制系统中出现的时变采样周期和时延现象,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下的控制问题。先通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立离散时间凸多面体不确定系统模型;然后以线性矩阵不等式的形式,构建参数依赖Lyapunov函数,给出保证系统渐近稳定并满足混合鲁棒H2/H∞性能的动态输出反馈控制器存在的充分条件和控制器的具体参数。数值仿真结果表明所设计的控制器能够保持系统渐近稳定。     

直接驱动电动舵机的混合H2/H∞控制器设计

介绍了一种基于有限转角力矩电机的导弹电动舵机的组成及工作原理，针对直接驱动系统易受负载扰动及参数变化影响的特点，利用H2控制保证系统动态性能以及H∞控制在对象存在模型及参数不确定性、未建模动态和有界扰动时可以保证系统全局稳定的特性，设计了舵机的混合H2／H∞控制器。仿真结果及分析表明，系统对参数变化及外部扰动具有鲁棒稳定性和较强的鲁棒跟踪能力。     

超高层电梯的 H∞ 鲁棒控制

针对超高层超高速电梯，讨论了电梯垂直运动以及鲁棒二自由度控制方法.其目的是要在期望的控制性能下实现轨迹跟踪控制和再平层控制，并对系统的参数不确定性具有鲁棒性.在描述电梯垂直运动基础上提出了一种鲁棒二自由度控制，可以有效抑制参数变化对系统的影响，使系统同时获得良好的速度跟踪特性、干扰抑制、鲁棒性和精度高再平层性能.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；最后通过求解凸优化问题得到 H_∞ 最后控制器，以保证系统的鲁棒性.仿真结果表明了该方法的有效性.     

永磁同步电机伺服系统H∞控制研究

为提高永磁同步电机伺服系统的鲁棒性和快速性,论文引入了H∞控制策略。针对永磁同步电机永磁体磁链为常数的特点,对其d-q轴模型进行分析,建立了永磁同步电机伺服系统的动力学方程。根据伺服系统参数变动范围和扰动力的特点,选择了较优的权重函数,设计了H∞鲁棒速度控制器。仿真结果表明,设计的H∞速度控制器与传统的PI控制器相比,对模型摄动具有较强的鲁棒稳定性及良好的抗扰动能力,响应速度快且指令跟踪能力强。     

基H∞方法的永磁同步电机鲁棒二自由度控制

基于模型匹配原理和鲁棒控制理论，针对伺服系统中被控对象参数摄动问题，设计了具有强鲁棒性的位置控制器.基于鲁棒控制原理，将位置控制器的设计转化为标准H_∞控制问题；用μ综合的方法得到输出反馈次优H_∞控制器，保证了系统的鲁棒性；采用鲁棒二自由度结构进行设计，保证系统对对象参数变化具有鲁棒性，实现精确的稳态跟踪.仿真结果表明，该方法设计的伺服控制系统能很好地跟踪给定和抑制扰动，且对对象参数摄动具有很强的鲁棒性.     

汽车主动悬架H2/H∞多目标优化控制

为协调主动悬架各项相互冲突的性能,采用基于H₂/H_∞混合控制进行约束优化,解决半车电液主动悬架系统多目标优化控制问题。选择路面扰动到悬架质量垂直加速度和俯仰角加速的闭环传递函数的H₂范数为平顺性指标,路面扰动到悬架动行程、主动控制力和轮胎动位移的闭环传递函数的H_∞范数为操纵稳定性指标,选择合理的γ₁值,最终求出全状态最优控制律。仿真中假设平整路面上有一个包块,作为路面扰动脉冲输入,将该控制方案与半车被动悬架的时域仿真结果进行对比。结果表明该方案较好地解决了舒适性与操纵稳定性指标之间的矛盾。     

离散切换系统的H_/H∞故障检测滤波器设计

为解决离散时间线性切换系统的故障检测问题,设计了满足混合H_-/H_∞性能指标的鲁棒故障检测滤波器.首先,通过构造故障检测滤波器来得到残差,并且为提高故障检测的性能,使用加权H_∞性能指标和H_-性能指标表示残差对于扰动的鲁棒性以及对于故障的敏感性,进而将鲁棒故障检测滤波器的设计问题转化为混合H_-/H_∞性能指标下的多目标求解问题.接着,利用多Lyapunov函数方法和平均驻留时间技术,先得到了初步的滤波器设计结果,然后通过引入松弛变量的方法解除了Lyapunov矩阵和系统矩阵的耦合,得到了保守性较低的结果,并将其表示为线性矩阵不等式形式.最后,使用一个例子进行仿真,为其设计了故障检测滤波器的参数矩阵,并得到了残差评价函数的仿真图形.仿真结果表明,所设计的故障检测滤波器可以实现故障检测的功能.     

鲁棒H∞控制律在直线伺服系统中的应用

鲁棒H∞控制律用于具有时变不确定性的直线伺服系统控制中，将时变参数不确定系统的鲁棒H∞控制问题，转化成一个等价的、不包含任何参数不确定性的线性时不变系统的标准H∞控制问题；对标准H∞控制问题，可通过求解代数Riccati矩阵方程的对称正定解求得控制器，也就是不确定系统的鲁棒H∞控制器。仿真结果表明，用该方法设计的直线伺服系统，既能保证系统对外部扰动具有良好的抑制作用，又能保证对参数不确定性的鲁棒性。     

不确定广义系统非脆弱混合H2／H∞优化控制

针对不确定广义系统非脆弱混合H2／H∞优化控制问题,对控制器增益具有加法式摄动和乘法式摄动两种情形采用线性矩阵不等式方法研究其充分条件,并设计满足要求的鲁棒非脆弱混合H2／H∞状态反馈控制器,使得闭合系统在满足H∞性能的前提下极小化H2范数的上界。     

混合H2／H∞控制问题的降阶控制器

考虑混合H2／H∞控制问题的降阶控制器的设计问题．基于线性矩阵不等式（LMI）,分别‘给出了连续和离散情形下混合H2／H∞问题的降阶控制器的设计．     

一类线性串联系统的鲁棒H∞控制

对于单级线性系统的鲁棒H∞ 控制器设计 ,只需求解一个代数Riccati方程就能得到其状态反馈阵 .运用这样的状态反馈控制 ,既能保证整个闭环系统是鲁棒稳定的 ,又能达到抑制干扰的效果 .在设计单级线性系统的鲁棒H∞ 控制器的基础上 ,设计出具有串联结构的线性系统的鲁棒H∞ 控制器 ,证明了对于具有两级串联结构的线性系统 ,可分别设计两个简单的单级系统的鲁棒H∞ 控制器 ,通过求解两个Riccati方程 ,得到整个系统的控制器 ,此分段设计方法能保证整个系统在H∞ 范数界约束下二次型稳定     

硬盘驱动控制的H∞鲁棒性能研究

在硬盘驱动系统中，扰动是造成系统伺服性能下降的主要因素，为了提高系统的伺服性能，必须对扰动加以抑制.为了解决这个问题，提出了两种控制方案：一种是PID控制方法，另外一种是高精度的H_∞反馈控制方法.在H_∞反馈控制器控制方法中，针对被控对象的标称模型,设计了带有前馈补偿的鲁棒内环控制器(RILC)，在具有模型摄动及外部扰动的情况下，保证闭环系统的鲁棒稳定和鲁棒性能.通过与PID控制方法相比较，说明带有高精度的H_∞反馈控制的效果更佳.仿真结果表明，该控制方法响应速度快，抗干扰能力强，得到的控制系统性能良好，提出的方案合理而且有效.     

应用粒子群优化的导弹定结构H∞控制器设计

为解决传统鲁棒控制方法设计的控制器阶数过高,而经典PID控制方法又无法在设计过程中保证鲁棒性能的问题,采用基于约束粒子群优化的定结构H_∞控制器设计方法,把两者各自的优势结合起来并将其应用到导弹控制器的设计中.采用一种基于梯度的粒子修正算法对违反约束条件的粒子进行修正,通过典型测试函数测试并和常用的其他3种约束优化算法进行性能对比,表明了该算法在处理约束优化问题上的优越性.同时,以样例导弹三通道模型为控制对象,提出了时域性能和鲁棒性能兼顾的性能指标函数和约束条件,针对典型固定控制结构,应用梯度修正粒子群算法设计了控制器.仿真结果表明,样例导弹控制系统在满足各项时域性能指标的同时,也满足鲁棒性能指标,达到了设计要求.     

3D刚体摆的鲁棒控制器设计和比较分析

3D刚体摆是研究刚体复杂旋转动力学与控制问题的典型系统。针对3D刚体摆受外界扰动以及转动惯量的不确定性,根据鲁棒H∞控制理论,采用线性矩阵不等式(LMI)的方法设计了一种状态反馈H∞控制律。仿真结果表明,鲁棒控制器对系统参数的变化具有较强的鲁棒性。与PID控制器比较,鲁棒控制器对于3D刚体摆控制系统具有较好的动态特性和稳定性。