基于H∞控制理论的2-DOF内模控制器设计及其在电力系统中的应用

给出一种基于H∞控制理论的二自由度内模控制器设计方法.考虑了标称模型与实际模型之间存在乘性摄动时的失配性,利用适当的状态变换,将跟踪问题的控制器设计转化成一个调节问题的标准H∞控制器设计问题,再利用H∞输出动态反馈完成了控制器设计.以电力系统模型为例设计了一个二自由度H∞励磁控制器,仿真结果表明了此控制器的有效性.     

电子换向电机伺服系统的二自由度H∞优化鲁棒控制

应用Youla二自由度控制器设计参数化公式,对电子换向电机伺服系统导出了基于 一自由度控制设计的二自由度H∞控制器结构,该结构用Kwkernaak多项式H∞优化设计方 法获希望的跟踪特性,用Zames的模型参考变换近似逆概念对扰动进行最佳抑制,并对负载 扰动和参数变化的敏感性进行分析.实验结果表明系统具有良好的跟踪特性和抗扰性.     

直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制器优化设计的研究

对永磁直线电动机伺服系统提出非线性自适应鲁棒控制器的优化设计方法。在永磁直线伺服系统非线性数学模型的基础上,为实现对速度和电流的准确跟踪,建立了误差系统的动态模型。将跟踪和干扰抑制归结为非线性自适应鲁棒控制器设计问题,通过构造存储函数得到自适应鲁棒控制器的定理,以及电阻和电感的辨识算法。证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐近稳定。最后,用遗传算法对控制器的参数进行优化。仿真结果表明,用该方法设计的系统能很好的抑制扰动和跟踪给定,满足对高性能数控机床永磁直线伺服系统控制的要求.     

船舶襟翼鳍伺服系统H~∞控制器设计

本文利用 H∞控制理论对船舶襟翼鳍伺服控制系统进行设计 ,并针对船舶襟翼鳍伺服系统的特殊性 ,解决了此系统中与 H∞控制器设计中不匹配的地方 ,与此同时 ,提出了一种新的权函数的选择方法来解决 H∞干扰抑制问题 .     

船舶襟翼鳍伺服系统H∞控制器设计

本文利用H∞控制理论对船舶襟翼鳍伺 服控制系统进行设计,并针对船舶襟翼鳍伺服系统的特殊性,解决了此系统中与H∞ 控制器设计中不匹配的地方,与此同时,提出了一种新的权函数的选择方法来解决H∞干扰抑制问题．     

永磁同步电机伺服系统采样H∞控制

本文提出永磁同步电机伺服系统采样H∞控制方案。基于采样状态反馈控制器,建立了永磁同步电机伺服采样闭环控制系统,同时给出了其采样H∞性能定义。为了解决该采样H∞控制问题,利用滞后法,将采样闭环控制系统转化为连续系统,并给出了控制器存在的线性矩阵不等式条件。仿真结果表明：在参数摄动和负载扰动的情况下,该控制策略能使永磁同步电机转速快速跟踪收敛到参考目标值,响应速度快,且稳定性好,鲁棒性强。     

电液位置伺服系统内模鲁棒控制器的设计

针对电液位置伺服系统存在一定的参数不确定性和较大的负载扰动等问题,建立了电液位置伺服线性系统的数学模型,并将其转化为H∞性能准则问题.利用H∞鲁棒控制理论,设计了电液位置伺服控制系统的鲁棒状态反馈控制器;基于内模原理的设计方法,设计了跟踪控制器.仿真结果表明,该位置鲁棒跟踪控制系统不仅对于伺服系统的参数不确定性有较好的控制效果,而且可以有效地抑制位置伺服系统负载扰动的影响,并有效地提高系统的跟踪特性,使系统具有良好的动态性能.     

永磁直线电机伺服系统非线性鲁棒控制器设计

针对永磁直线电机伺服系统数学模型非线性的特点设计L2鲁棒控制器,将跟踪和扰动抑制问题归结为L2控制问题.通过构造适当的存储函数得到描述系统L2控制器的定理;证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐近稳定.仿真结果表明,用该方法设计的系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,满足对高性能永磁直线伺服系统控制的要求.     

航空发动机二自由度鲁棒控制器设计与验证

为了克服传统单自由度控制算法无法兼顾系统的性能和鲁棒性要求的缺陷,将二自由度和H∞控制相结合,引入二自由度H∞回路成形控制方法对某型涡扇发动机进行控制器设计;同时为了保证被控对象的输出在稳态下能较好地跟踪参考模型的输出,引入一个常数矩阵对控制回路进行了变形;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实时仿真平台上进行了仿真,证实了所设计的鲁棒控制器在航空发动机控制上具有良好的性能。     

数据驱动的无模型自适应直线伺服系统精密控制和实现

针对现代制造业对高精度机床伺服系统的要求, 将数据驱动的无模型自适应控制方法应用到直线伺服系统的位置控制中, 控制器设计不包括直线伺服系统结构的任何信息, 是直接基于动态线性化模型中伪偏导数的估计和预报, 而伪偏导数是根据直线电机电压输入和位置输出在线估计的. 永磁同步直线电机运动控制系统的实时实验结果表明, 在相同条件下, 数据驱动的无模型自适应控制方法的位置跟踪误差比PID减小了0.4mm到2.6 mm, 比神经网络控制时减小了0.2mm到0.5 mm. 该方法还提高了对负载扰动的鲁棒性.     

具有H_∞性能的机械手神经自适应跟踪控制

针对非线性不确定机械手系统的轨迹跟踪控制问题,提出一种具有H∞性能的神经自适应控制算法;该算法为机械手系统分别设计了主控制器和监督控制器;主控制器由神经网络控制为基础,基于滑模控制原理得到神经网络权值的自适应律;基于李亚普诺夫稳定性理论和鲁棒控制设计的监督控制器,补偿自适应神经网络对系统不确定项学习的误差,同时使系统具有H∞性能;通过二自由度机械手模型进行仿真实验,仿真结果验证了方法的有效性。     

直线伺服双位置环同步进给加速度H ∞鲁棒控制器设计

以数控龙门移动式镗铣加工中心龙门柱纵向同步控制为背景，设计H∞鲁棒控制器，对加速度进行状态反馈补偿控制，使其在不平衡负载成不确定性扰动作用下快速恢复到同步状态，从而实现位置、速度和加速度三重同步。驱动元件采用直线永磁同步伺服电机。仿真结果表明，该方案鲁棒性强、动态过程同步误差小。     

基于神经网络给定补偿的永磁同步直线交流伺服系统H~∞控制

以永磁同步直线伺服电机为被控对象,应用Ｈ∞控制理论设计了一种具有强鲁棒性的速度控制器。首次提出了基于神经网络给定补偿的Ｈ∞控制策略。仿真实验结果表明,该方案有效地克服了永磁直线电机参数变化及特有的端部效应等对系统的影响,提高了系统的性能指标。     

基于ELM的永磁直线同步电机位移跟踪动态面反步滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)易受到参数摄动、负载扰动等不确定因素的影响,进而影响其位移跟踪控制精度的问题,提出一种基于非线性干扰观测器(NDO)和极限学习机(ELM)的动态面反步滑模控制方法.首先,通过构造NDO对系统模型中的非匹配不确定项进行动态观测,并将反步控制、动态面控制与滑模控制相结合,完成PMLSM位移跟踪控制器的设计,在提高系统抗干扰能力的同时,避免常规反步控制中的"微分爆炸"问题;其次,采用ELM神经网络对系统模型中的匹配不确定项进行逼近估计,并将输出的估计值引入设计的动态面反步滑模控制器中进行补偿;再次,采用人工鱼群-蛙跳混合算法对所设计控制器的主要参数进行优化设计,提高系统的收敛速度和稳定精度;最后,将所提出控制方法与其他控制方法进行仿真对比,仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

硬盘电机伺服系统的低阶鲁棒控制器设计

针对模型不确定情况下硬盘电机伺服系统的精确控制问题,给出了硬盘电机伺服系统的控制关系模型.采用优化H∞控制技术设计了简单高效的鲁棒控制器,并通过控制关系模型估算和闭环控制器衰减使控制器降阶,可以降低控制器设计的复杂度,有效改善系统频率响应,满足设计带宽要求.仿真实验结果表明,系统能够提供的最大带宽和设计带宽相一致,说明了低阶鲁棒控制器的有效性.     

非最小相位不稳定对象的鲁棒最优模型匹配

研究了单输入单输出(SISO)线性时不变系统的鲁棒最优模型匹配问题.采用二自 由度的控制器,对于被控对象具有乘性摄动时,充分考虑控制器的自由参数,将问题转化成有 约束的H∞控制问题,使闭环系统既是H∞范数意义下的最优模型匹配,又具有更大的鲁棒稳 定性.最后,通过解两个H∞范数的最优内插问题,给出了一种新的设汁方法来确定控制器的 参数.该方法简单、直接,对非最小相位系统和不稳定系统均适用.     

线性控制系统窗口频域分析与设计

针对局部频率范围提出了窗口H∞范数的新概念,指出传统H∞范数是窗口H∞.范数的特例.利用GKYP引理证明了广义界实定理,研究了线性控制系统在窗口频域的性能分析问题.基于近似模型匹配原则和广义界实定理,将控制器设计问题转化为窗口H∞范数优化问题.仿真实例表明,窗口H∞范数适于窗口频域的线性控制系统分析和设计.     

基于结构抗震复合控制的哈密顿H∞ 控制器设计

针对制约结构抗震复合控制在工程中应用的执行器输出饱和问题,设计了一种基于哈密顿模型的H∞输出饱和控制器。首先对用多自由度描述的建筑物模型和隔震装置建立了哈密顿模型,然后根据地震波的有界特性,将地震波视为有界扰动,据此设计H∞控制器。为了保证在执行器输出饱和情况下该H∞控制器仍能保证稳定,在确定最大椭球体的基础上利用LMI方法计算得到了干扰抑制水平常数下限。以业界常用三层楼模型为例对此控制器进行了仿真实验,结果表明该控制器在执行器存在输出饱和情况下,可以较好地抑制地震对建筑物的影响,且优于现有被动控制方案。     

基于粒子群优化算法的永磁同步电机H2/H∞混合控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)控制系统的控制性能,设计了一种混合H2/H∞控制器。通过混合灵敏度方法设计系统的H∞次优控制器,采用粒子群优化(PSO)算法选取H2性能指标最小的控制器,从而得到混合H2/H∞控制器。采用仿真对所设计控制器的性能与比例积分(PI)控制器进行了对比测试,测试结果证明了混合H2/H∞控制器具有比PI控制器更好的控制效果,同时也表明采用PSO算法进行控制器设计是有效、可行的。     

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。