基于Kharitonov理论的巡检机器人关节电机鲁棒控制

本文建立了巡检机器人关节电机的PID闭环控制系统的数学模型,针对复杂的作业环境以及机器人自身的一些因素会使模型参数产生一定摄动,常规PID控制效果差的问题,提出了基于Kharitonov理论的巡检机器人关节电机鲁棒PID控制方法,推导出了该控制系统鲁棒稳定的几个判定条件,给出了鲁棒PID参数稳定域的求取流程,最后基于Kharitonov理论对关节电机控制系统在Matlab中进行仿真实验。结果表明,常规PID仅对标称系统控制效果好,对参数摄动系统控制效果欠佳,而鲁棒PID对参数摄动系统有较好的控制效果,且基于Kharitonov的鲁棒PID较基于H∞的鲁棒PID控制效果更优,满足了巡检机器人关节电机响应速度快、跟踪精度高、稳定性好的设计要求。     

基于H∞理论的轴向磁悬浮轴承控制器

由于采用传统的比例积分微分PID（Proportion Integration Differential)控制难以保证其优良的稳定性和抗扰能力，采用了基于H∞控制系统的混合灵敏度的优化设计思想，在对轴向磁轴承H∞控制进行分析的基础上将H∞控制应用于磁轴承的控制器设计中，借助于Matlab线性矩阵不等式LMI（Linear Matrix Inequation）工具箱进行仿真，给出了H∞控制和PID控制的仿真波形，采用实时离散化处理的方法，通过编写控制程序在计算机控制系统中执行设计的控制器，实现了磁轴承的H∞控制，给出了H∞控制磁轴承在无外扰力和2kg外扰力情况下转子起浮实验波形，同时给出了轴向磁轴承在平衡位置受2kg突加扰动PID控制和H∞的实验波形，仿真和实验表明，基于H∞理论的控制比传统的PID控制具有更好的稳定性，较强的鲁棒性和抑制扰动的能力。     

传感器失效不确定时滞系统指数稳定H∞可靠控制

针对一类含有时变时滞的不确定线性系统,研究了在传感器发生故障情况下系统指数稳定鲁棒H∞可靠控制器设计问题。通过状态变换,将原系统的鲁棒可靠指数稳定问题转化为另一个等价系统的鲁棒可靠稳定问题,根据Lyapunov稳定性理论,推导出系统存在指数稳定可靠控制器应满足的矩阵不等式和系统具有H∞性能指标应满足的矩阵不等式,并将其转化为两个线性矩阵不等式,给出了状态反馈控制器的设计方法。该方法设计的指数稳定鲁棒H∞可靠控制器,使得时滞系统对于任意允许的不确定性以及一个预先指定传感器子集中任意传感器失效都能够保持鲁棒指数稳定,并使系统具有指定H∞范数的干扰抑制能力。仿真结果表明了该控制器设计方法的有效性。     

不确定分布式时滞系统的鲁棒H∞状态反馈控制

针对一类不确定分布式时滞系统的鲁棒H∞控制问题,采用线性矩阵不等式的方法通过选择适当的lyapunov函数,得到了自治系统的鲁棒渐进稳定的充分条件。推导出了闭环系统鲁棒渐近稳定的充分条件,并设计了无记忆性H∞状态反馈控制器,使得对于所有允许的不确定性,闭环系统鲁棒渐近稳定且具有给定的H∞性能指标。给出了控制器存在时滞相关的充分条件,且控制器参数能够通过求解线性矩阵不等式得到,对于一个高阶的数值仿真系统,通过对线性矩阵不等式的求解可以得到最优H∞性能指标,及相应不等式的解。仿真证明了该设计方案的有效性。     

主动磁轴承控制器的应用研究

建立了磁轴系统线性化数学模型，采用根轨迹法对闭环系统稳定性进行了分析，得出采用PD或PID控制器，参数在一定范围内磁轴承系统能稳定工作。确保控制器参数调节方便以及参数整定在性能优的范围内，介绍了参数优化仿真方法及给出了仿真结果，最后介绍了磁轴承数字控制器的结构及参数实时调节方法。实验表明：PID控制器能使磁轴承稳定可靠工作。     

基于SSA的微电网负荷频率鲁棒H2/H∞控制研究

针对微电网中由可再生能源出力波动和负荷变化引起的频率振荡问题,提出了一种混合H2/H∞鲁棒策略的负荷频率控制器。首先建立了具有功率扰动信号的风光柴微电网负荷频率控制模型。然后基于鲁棒H∞理论设计了鲁棒H2/H∞控制器。在控制器的设计中,使用了樽海鞘群算法(SSA)对有关加权矩阵参数和范数权重进行寻优求解,使控制器的调整性能达到最好。最后仿真结果表明,相比于传统的鲁棒H∞控制和PID控制,提出的H2/H∞鲁棒控制器在微电网的外界功率干扰以及系统的参数扰动工况下均有较好的控制效果。     

不确定中立时滞系统的鲁棒H∞控制

研究了一类具有范数有界不确定性中立时滞系统的鲁棒H∞控制问题。利用线性矩阵不等式(LMI)方法，给出了在状态反馈作用下，不确定中立时滞系统鲁棒可镇定且具H∞范数界的充分条件。并且基于此条件给出了无记忆状态反馈鲁棒H∞控制器设计方法。鲁棒H∞控制器保证闭环系统鲁棒稳定且满足给定的H∞范数约束条件，并可通过求解相应的线性矩阵不等式(LMI)得到。最后，数值算例说明了方法的可行性。     

基于混合灵敏度永磁同步电机伺服系统H∞鲁棒控制

针对永磁同步电机伺服系统中存在的模型参数不确定性和负载扰动问题,引入H∞混合灵敏度设计方法设计了H∞鲁棒控制器,并讨论了加权函数的选择。利用MATLAB进行仿真研究的结果表明,采用H∞鲁棒控制器的永磁同步电机(PMSM)伺服系统较传统的PID控制的PMSM伺服系统具有更好的跟踪性能,鲁棒稳定性和抗干扰性能。     

鲁棒PID控制器在直流无刷电机系统中的应用

PID控制器在工业领域应用最为广泛.本文通过研究标准内外层双回路控制器结构在永磁直流无刷电机速度伺服系统中的应用,提出了一种状态空间参数化模型,其可以将鲁棒PID控制器的设计转化为线性矩阵不等式的优化问题.对实验结果的分析表明,当模型相对不确定时,本文提出的带LMI优化的鲁棒PID控制器在控制性能上可获得很大的提高.同时,该控制器满足闭环系统一致指数稳定,收敛性好.H∞范数有界.     

基于混合灵敏度永磁同步电机伺服系统H∞鲁棒控制

针对永磁同步电机伺服系统中存在的模型参数不确定性和负载扰动问题，引入H∞混合灵敏度设计方法设计了H∞鲁棒控制器，并讨论了加权函数的选择。利用MATLAB进行仿真研究的结果表明，采用H∞鲁棒控制器的永磁同步电机（PMSM）伺服系统较传统的PID控制的PMSM伺服系统具有更好的跟踪性能，鲁棒稳定性和抗干扰性能。