遥操作系统力觉接口的无源性设计

力觉接口是指人和遥操作机械手之间的接口,用来给操作人员提供操作时的一种虚拟环境．无源性是这种接口系统设计的主要要求,但是前人得出的无源性条件过于保守．本文从采样控制系统的频率特性出发推导了一个没有保守性的接口系统无源性的条件．文中并指出无源性只是接口的一个属性,要正确设计还需考虑到伺服设计的一些基本要求,诸如系统的带宽、阻尼等．文中还结合例子给出了接口系统无源性设计的步骤．     

采样系统的分析:提升技术

采样系统中既有离散信号，又有连续信号，过去的做法是将系统在采样器和保持器处分开来进行分析，这样可以只考虑离散信号。但是采样系统的性能应该是指对象在连续的扰动信号作用下的输出性能，所以应该采用提升技术来对对象进行H∞离散化。文中给出了H∞离散化的算法，并结合例子说明了提升技术在性能和鲁棒稳定性分析中的应用。     

H∞离散化的MATLAB程序

提升技术现已成为采样控制系统分析和设计的主要工具。系统提升后成为一离散系统，其H∞范数与原采样系统的L2诱导范数是等价的，故称为H∞离散化。提升计算包括矩阵的指数和积分运算，一般是很复杂的。本文给出了利用MATLAB的提升算法，算法简单可靠；同时还给出了求取等价系统H∞范数γ值的二分法并配有算例。     

工业伺服系统

现今的伺服技术已经发展到了一个新的阶段,从跟踪高速飞行目标发展为高精确度定位控制,从经典的校正设计到采用数字控制和状态空间设计。评述了这种现代工业伺服系统设计上的变化,包括执行机构及其驱动级、对象的典型数学模型、控制规律和扰动补偿问题,给出了设计准则,并通过实例进行了说明。     

H_∞最优性能指标的连续性问题

对 Gahinet提出的 H∞ 最优性能指标的不连续性进行了分析 ,指出这不连续性是由于 H∞ 控制器的存在条件不同和可能的零极点对消造成的 .还指出 ,方法不同并不能改变设计中存在的问题 ,对奇异 H∞ 问题 ,还需要采用另外的措施才能解决     

采样系统的提升技术:是与非?

The lifting technique is now a well recognized tool for H1 design and analysis of sampled-data systems. However, the efficiency of the method depends on the structure of the problem. The structure of the H1 sensitivity problem is analyzed in this paper. And the constraints on the H1-optimization problem and on the design parameters in lifting design are also discussed. Under such constraints the resulting performance from the design is generally low. Therefore, the lifting technique can not be recommended as a synthesis tool for the sampled-data systems. An example is also given in the paper.     

不稳定对象的PID控制

对于不稳定对象的控制，常规的稳定裕度和性能指标已不适用，为此讨论了控制不稳定对象时的下幅值裕度和相位裕度的取值范围,给出了灵敏度函数，并讨论了用H∞设计时性能权函数的选择问题。     

基于广义系统观测器的电池荷电状态估计

提出了一种新的电池荷电状态(SOC)的估计方法。电池的开路电压(OCV)与SOC之间是一种分段线性的关系,为了避开这类非线性问题,观测器设计时的通行做法是将输出电压的方程式对时间进行求导。文中分析表明这种对电压方程求导的做法是不正确的。指出可以将分段线性关系看做是广义系统中的一种线性约束,从而提出用广义系统观点来处理电池的这个分段线性约束,并且设计了广义系统观测器。仿真结果表明所提出的观测器的有效性。     

悬吊减重系统的力控制

针对采用钢丝绳的力控制系统的设计问题,探讨了悬吊减重系统的对象模型和控制律.所研究的系统是一种用来减轻部分体重的系统,应用于进行行走训练的病人.分析指出钢丝绳系统对象的传递函数在所用的频段内就是一个比例项.所以该系统宜采用积分控制,或者对钢丝绳采用速率控制.讨论了这种积分控制系统的调试方法,由于系统的带宽相对较窄,所以一般还需要用扰动观测器来对扰动进行补偿.给出了包含有三次谐波扰动的观测器设计,观测器设计中钢丝绳对象仍是基于一阶的假设.仿真实验中采用了实际的系统模型,仿真还给出了扰动中高次谐波对系统性能的影响.     

H∞设计中奇异问题的处理

以S／KS问题为例分析了奇异问题的几种处理方法。指出权函数中有虚轴极点时可采用摄动的方法来处理,若对象中有虚轴极点则不能用这种摄动法。采用LMI法虽然可直接处理奇异问题,但需另外设法控制靠近虚轴的极点。处理奇异问题的有效办法是扩展H∞控制,但是增加了求解问题的复杂度。