基于LM I方法的机器人L PV 鲁棒H ∞控制器设计

对平面两关节直接驱动机器人,提出一种同时将闭环极点配置到满足动态响应区域内的变增益LPV鲁棒H∞控制器设计新方法,利用LPV的凸分解方法,将机器人模型化为具有凸多面体结构的LPV模型,然后利用LMI技术对凸多面体各顶点分别设计满足H∞性能和闭环极点配置的反馈增益,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的LPV控制器,仿真结果验证了该控制器可使机器人随关节位置变化始终具有良好的控制性能。     

电磁轴承增益调度多目标控制器设计

为了减弱转子质量不平衡带来的干扰,提出一种多目标(H2/H∞控制和极点配置)性能要求的增益调度电磁轴承控制器.电磁轴承这类线性参数变化系统(LPV)可认为是参数多面体,在多面体各顶点处采用线性矩阵不等式组(LMIs)和凸优化技术,设计满足闭环极点配置和H2/H∞性能的控制器参数,然后将这些控制器参数综合为一个增益调度控制器.仿真结果表明,利用该方法设计的控制器可使电磁轴承随转速变化始终具有良好的控制性能.     

机器人多胞变增益输出反馈H∞控制

针对n类关节的刚性机器人，提出一种设计包含极点配置的多胞变增益输出反馈H∞控制器的新方法．利用平衡族附近的线性化，机器人系统可化为一关于平衡族的连续线性变参数系统，通过引入滤波器得到易于设计变增益控制器的增广对象，并将其凸分解为多胞表示，基于二次D-稳定和二次H∞性能概念，利用多胞特性将整个控制器设计转化为对胞体顶点控制器的设计，然后利用LMI方法，对多胞的各顶点分别设计满足H∞性能和动态特性的输出反馈控制器，最后综合顶点控制器得到具有同样多胞结构的全局连续变增益控制器．实验结果验证了此控制器的有效性和先进性。     

机器人多胞变增益输出反馈H∞控制

针对n类关节的刚性机器人,提出一种设计包含极点配置的多胞变增益输出反馈H_∞控制器的新方法.利用平衡族附近的线性化,机器人系统可化为一关于平衡族的连续线性变参数系统,通过引入滤波器得到易于设计变增益控制器的增广对象,并将其凸分解为多胞表示,基于二次D 稳定和二次H_∞性能概念,利用多胞特性将整个控制器设计转化为对胞体顶点控制器的设计,然后利用LMI方法,对多胞的各顶点分别设计满足H_∞∞性能和动态特性的输出反馈控制器,最后综合顶点控制器得到具有同     

风力机的线性变参数主动容错控制

针对风力机具有非线性和参数的不确定性的特征,提出了基于线性变参数(linear parameter varying,LPV)增益调度的风力机主动容错控制方法,降低故障对机组动态特性的影响.基于LPV凸分解方法,将风力机的非线性模型转化为具有凸多面体结构LPV模型,利用线性矩阵不等式(linear matrix inequalities,LMIs)技术对凸多面体各个顶点分别设计满足性能要求的控制器,再利用各顶点设计的反馈控制器得到具有凸多面体结构LPV容错控制器.仿真结果表明,LPV增益调度技术可以成功地应用于风力机系统的容错控制.     

机器人非线性连续变增益H_∞控制器设计

本文针对 n关节的刚性机器人 ,提出了一种设计连续变增益控制器的新方法 .这种方法结合了变增益和 H∞ 理论 ,通过在平衡点附近线性化系统 ,利用具有极点配置的状态反馈 H∞ 技术 ,对应每个运动区域 ,设计满足H∞ 性能和动态特性的状态反馈增益 ,这些增益通过泰勒级数展开拟合成与运动点有关的连续函数 .随着系统状态的变化 ,拟合成的增益函数可使控制器获得连续的增益 ,使得所设计的控制器同样适合系统状态变化较快的对象 ,而且系统随状态的变化始终具有很高的动态性能 ,克服了传统变增益控制器中存在的不足 .仿真结果验证了此控制器的有效性 .     

机器人非线性连续变增益H∞控制器设计

本文针对n关节的刚性机器人,提出了一种设计连续变增益控制器的新方法．这种方法结合 了变增益和H∞理论,通过在平衡点附近线性化系统,利用具有极点配置的状态反馈H∞ 技术,对应每个运动区域,设计满足H∞性能和动态特性的状态反馈增益,这些增益通过 泰勒级数展开拟合成与运动点有关的连续函数．随着系统状态的变化,拟合成的增益函数可 使控制器获得连续的增益,使得所设计的控制器同样适合系统状态变化较快的对象,而且系 统随状态的变化始终具有很高的动态性能,克服了传统变增益控制器中存在的不足．仿真结 果验证了此控制器的有效性．     

风能转换系统的LPV主动容错控制

随着对风力机效率和可靠性要求的提高,现代风力机不再如传统风力机那样一味追求高的产能。本文针对桨距执行器故障的风能转换系统具有非线性性和参数严重不确定性,提出了基于LPV增益调度的风能转换系统的主动容错控制方法,降低故障对机组动态特性的影响。基于LPV凸分解方法,将风能转化系统非线性模型化为具有凸多面体结构LPV模型,利用LMI技术对凸多面体各个顶点分别设计满足性能要求的控制器,再利用各顶点设计的反馈控制器得到具有凸多面体结构LPV容错控制器。仿真结果表明,LPV增益调度技术可以成功地应用于风能转换系统的容错控制,在有故障的情况下,仍能保持系统的稳定和良好的动态性能。     

电磁轴承增益调度多目标控制器设计

为了减弱转子质量不平衡带来的干扰,提出一种多目标(H₂/H_∞控制和极点配置)性能要求的增益调度电磁轴承控制器.电磁轴承这类线性参数变化系统(LPV)可认为是参数多面体,在多面体各顶点处采用线性矩阵不等式组(LMIs)和凸优化技术,设计满足闭环极点配置和H₂/H_∞性能的控制器参数,然后将这些控制器参数综合为一个增益调度控制器.仿真结果表明,利用该方法设计的控制器可使电磁轴承随转速变化始终具有良好的控制性能.

     

Delta算子不确定系统的多目标鲁棒 H∞控制

研究Delta算子描述的线性不确定离散系统在区域极点配置约束下的鲁棒H∞控制问题。目的是设计状态反馈控制器，使得闭环极点位于预先指定的圆形区域，且闭环系统传递函数的H∞范数小于给定的正常数。基于Delta算子系统具有H∞范数界二次D可镇定的概念，导出状态矩阵和输入矩阵均存在不确定性时，Delta算子系统具有H∞范数界的鲁棒区域极点配置的充要条件及其状态反馈设计。研究结果表明，可将现有结果推广到更为一般的情形，并可统一处理连续与离散系统的相关问题。     

不确定系统D稳定与方差约束的鲁棒H∞可靠控制

研究了一类不确定系统区域稳定和方差约束的鲁棒H∞可靠控制器的设计方法,其目的是通过设计状态反馈控制器,使闭环系统的极点被配置在给定的圆盘中,同时,当有外生扰动,以及所有可能的不确定及其敏感执行器失效的时候,依然能满足闭环传递函数H∞范数有界和稳态方差的约束.借助于LMI和凸优化技术,给出了控制器存在的充分条件及其解析式.最后,通过一个仿真例子,说明该方法的可行性.     

机器人LFT变增益H∞控制

针对平面两关节直接驱动机器人,基于LMI技术提出一种设计能保证在整个运动范围内始终具有很好动态性能的LFT变增益H∞控制器的新方法.将机器人系统转化为以两关节夹角余弦值为变参数的LPV模型并表示为关于变参数的LFT结构,利用变参数的测量值设计具有相同LFT结构的LPVH∞控制器,将此控制器的设计等价为以变参数为不确定项的LTI鲁棒控制器的设计并给出控制器可解的LMIs条件,然后归纳出获得控制器的求解方法.此控制器既克服了传统变增益控制器的缺陷,又利用变参数的测量值降低了控制器设计的保守性.实验结果验证了此控制器的有效性和先进性.     

一类不确定采样系统的鲁棒D控制研究

本文对一类范数有界不确定线性采样系统,提出了存在状态反馈控制律,使得闭环系统的所有极点均位于一给定的圆盘中且具有最优鲁棒H∞性能的一个充分条件。结合控制律反馈增益参数极小化的要求,建立一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,通过该问题的解决,可以构造一个具有较小反馈增益参数和给定要求的控制律,算例结果进一步表明,该控制器具有更好的扰动抑制性能。     

一类非线性不确定时滞系统的混杂状态反馈H∞鲁棒控制

利用混杂状态反馈控制策略研究一类非线性不确定时滞系统的H∞鲁棒控制问题.假定在给定的控制器集合中有有限个备选的状态反馈控制器,并且每个单一的连续控制器都不能使系统具有鲁棒H∞性能.当控制器的增益矩阵已知时,基于单Lyapunov函数技术和凸组合条件给出控制器切换方案以确保非线性不确定时滞系统具有鲁棒H∞性能.当控制器的增益矩阵未知时,使用多Lyapunov函数技术得到了问题可解的另一个充分条件,同时还给出了混杂状态反馈H∞控制器的设计.     

一类切换时滞奇异系统的状态反馈H∞控制

研究一类由任意有限多个时滞奇异子系统组成的切换系统的状态反馈H∞控制问题。利用Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则。采用变量替代方法,将该矩阵不等式转换为一组线性矩阵不等式(LMIs),最后给出一个求解状态反馈控制器增益矩阵的仿真算例。研究结果表明,通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足H∞性能,并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足H∞性能,甚至也不要求其渐进稳定。     

多约束主动悬架H2/H∞混合控制器设计

利用闭环极点配置中的D-稳定性原理,给出了有硬约束的H2/H∞混合控制器的LMI条件并应用于汽车主动悬架分析.用这种方法设计的控制器,通过H∞控制性能指标保证了系统输出信号与输入信号的总能量之比小于适当的γ值,并且利用H2控制,保证了输出信号的能量与输入信号的能量在时域上的峰值比低于一个适当的μ值,同时,将闭环系统的极点配置在复平面上的一个适当区域,可以保证系统具有一定的动态性能和稳定性,比较好的解决了系统性能和系统鲁棒性之间的折衷优化控制问题.     

线性系统相容指标约束下的容错控制新方法

针对一类具有范数有界不确定性不满足匹配条件的线性连续系统,对易于失效的执行器进行容错控制设计,重新研究了圆域极点指标、H∞指标和H2指标约束下的满意容错控制器的设计问题.基于线性系统的极点配置理论和H2/H∞控制理论,利用线性矩阵不等式( LMI)方法,在假设失效执行器的输出为任意能量有界信号的情况下,分析了这3类指标在相容情况下的取值范围,并在相容指标约束下得到了新的满意容错控制器的设计方法,给出了满意容错控制器的具体设计步骤.所设计的满意容错控制器使闭环系统的极点在一个给定的圆域内,并且保持着系统给定的H2/H∞性能要求.     

不确定切换时滞奇异系统的鲁棒H_∞控制

研究一类由任意有限多个具有参数不确定性和状态时滞的奇异子系统组成的切换系统的状态反馈鲁棒H∞控制问题。利用Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则。采用变量替代方法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式(LMIs)。最后给出电力系统中一个求解状态反馈控制器增益矩阵的仿真算例证明结论的有效性。研究结果表明,通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足鲁棒H∞性能,而并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足鲁棒H∞性能,甚至也不要求其渐近稳定。     

鲁棒极点约束的T-S系统状态反馈H∞控制方法

针对T-S模糊模型描述的非线性系统,提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)具有闭环极点约束的状态反馈H∞控制设计方法,将闭环系统稳定性和性能指标归结为线性矩阵不等式(LMI)的凸规划问题,通过求解线性矩阵不等式得到满足要求的控制器参数。以倒立摆为例,对该方法进行了验证,结果表明该方法可行有效。     

不确定离散时间系统的变增益H2/H∞滤波

研究凸多面体不确定离散时间系统的变增益H2/H∞滤波器设计问题.通过引入附加松弛变量,提出一种新的Lyapunov矩阵与系统矩阵解耦的混合H2/H∞性能准则.基于该性能准则,推导了变增益H2/H∞滤波器存在的充分条件,并将滤波器设计问题转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题.仿真结果表明了所提出方法的有效性.