LMI Approach to Robust H_∞/H_2 Controller Design with Regional Poles Constraint of a Pump-Motor System

The time domain guideposts requirements of a pump-motor system is transfered into a series of constraints which express the robust performance upper bound and regional poles limits of the closed loop system. Then the servo system control problem is transferred into the problem of robust performance optimizing under regional poles constrains described by linear matrix inequality （LMI）. These LMIs are easy to solve through the Matlab LMI-toolbox. Simulations indicate that the controller has excellent dynamic, static and disturbance rejection performance, and the control system is robust and has perfect H2 performance to the bounded external torque disturbance.

轮毂电机驱动汽车区域极点配置横向稳定性控制

分布式驱动结构给车辆动力学控制带来机遇和挑战,如何可靠地实现其横向稳定性控制是关键技术。考虑车辆参数的不确定性,提出了基于区域极点配置的轮毂电机驱动汽车横向稳定性控制策略,分析了保性能权重矩阵参数对控制性能的影响;为了能最大限度地利用路面附着能力,利用轮毂电机驱动力和制动力共同产生横摆力矩,并结合驱动模型切换提出了规则化转矩分配控制策略;通过数值仿真和硬件在环仿真开展了控制系统的性能分析。结果表明,所提出的基于区域极点配置的上层控制策略不仅能改善汽车的操纵稳定性,而且对轮胎侧偏刚度等参数不确定性具有较强的鲁棒性;同时,下层规则化转矩分配控制策略能确保在低附着路面可靠实现转矩分配。

基于区域极点配置的风电系统弱阻尼低频振荡模式抑制

风电并网不仅影响原有低频振荡模式,而且可能引入新的模式。改善单个低频振荡模式,可能削弱其他模式阻尼。基于双馈风电机组详细建模,建立风电系统状态空间方程,选择控制变量和输出变量。考虑双馈风电机组出力变化,分析弱阻尼低频模式区域极点配置的必要性。兼顾电网原有及新引入弱阻尼低频模式,构建降阶模型。采用基于线性矩阵不等式的区域极点配置法,设计输出反馈控制器,将所有弱阻尼低频模式配置在设定区域,提高其阻尼比,并增加系统稳定裕度。算例分析表明,所设计控制器有效提高所有弱阻尼低频模式的阻尼,改善了风电系统振荡特性。

具有极点约束的线性振动系统的一种主动控制设计:LMI方法

本文讨论具有闭环极点约束的线性振动系统状态反馈主动控制设计问题。极点约束集是左半复平面上一个由圆形和带状区域构成的凸域 ,以闭环系统的H2 指标为优化目标 ,将该设计问题转化成一个易于计算的线性矩阵不等式 (LMI)约束的凸优化问题求解。最后运用本文方法对一个双层隔振系统模型进行状态反馈控制设计 。

基于输入观测器的分缸空燃比估计

针对进气道喷射发动机,为了实现更加精确的空燃比(Air-fuel ratio,AFR)控制,提出了基于输入观测器的分缸空燃比估计方法。首先建立发动机的完整油路模型,主要包括燃油传输模型、气体(废气)混合过程模型、废气传输模型和氧传感器模型,并基于发动机仿真软件enDYNA对其进行校验。然后设计了输入观测器来估计各缸内的空燃比,并利用区域极点配置方法确定观测器的增益。最后通过离线仿真和发动机控制试验台架上的实时仿真验证了观测器的合理性和有效性。

方差约束下线性连续系统的多指标随机控制(英文)

本文由两部分组成，第一部分考虑具有给定H∞范数、圆形区域极点及稳态方差约束的线性连续系统的控制器设计问题，第二部分则进一步研究方差及圆形区域极点约束下不确定线性连续系统的性能鲁棒控制器设计问题．文中提出有效的代数黎卡提方程方法来解决如上问题，并用数值算例说明所提方法的直接性与可行性．

误差方差及圆形区域极点约束下状态估计问题的研究:连续时间情形

提出并讨论了线性连续随机系统在稳态估计误差方差及圆形区域极点约束下的状态估计问题，即希望设计滤波增益，使得每个状态分量的估计误差方差稳态值不大于各自预先给定值，同时滤波矩阵的极点位于给定圆形区域内，从而使滤波过程具有良好的稳、暂态特性．文中利用一修正的代数Ｒｉｃｃａｔｉ方程，给出了期望滤波增益的存在条件及解析表达式．数值例子说明了文中设计方法的直接性和有效性．

具有极点约束的高超声速飞行器非脆弱最优H_2/LQR控制

针对吸气式高超声速飞行器,提出了一种具有极点约束的非脆弱最优H2/LQR(线性二次型调节器)控制方法.根据吸气式高超声速飞行器的非线性纵向运动方程,推出了一种新的飞行器线性不确定模型,为吸气式高超声速飞行器设计了一种多目标非脆弱控制器.在控制器的设计中,不但考虑了系统的极点配置、最优H2性能和鲁棒保性能3种指标,而且兼顾了因飞行条件不确定性和建模误差引起的控制器增益的变化,利用线性矩阵不等式方法推导了多目标非脆弱控制器的存在条件.仿真实例说明了非脆弱控制器在高超声速飞行器控制中的优越性和有效性.

配置区域极点的约束方差动态输出反馈控制

在随机控制问题中，控制系统的稳态状态方差及闭环极点是分别表征控制系统稳、暂态特性的两个重要性能指标．这里所研究的是，设计一个动态输出反馈控制器，使闭环系统的稳态状态方差不大于允许的上界，同时闭环极点位于期望的圆形区域中．文中给出了期望控制器的存在条件及其解析表达式，并提供了相应的数值例子．

鲁棒极点约束的H_∞设计

讨论在 H∞ 混合灵敏度问题中加极点约束以避免零极点对消的设计问题 ,给出了乘性不确定性下的鲁棒极点约束的 L MI。讨论了极点约束问题中性能权函数的处理方法。给出了 H∞

条形区域下系统不确定项容忍区间分析

考虑一类线性定常系统。首先,在静态输出反馈垂直条形区域极点配置问题的基础上,提出了控制系统不确定参数单一偏差模型的容忍区间的概念;然后,通过分析线性定常系统不确定参数的波动对系统性能的影响,运用求解数学模型最优值的方法,给出了垂直条形区域下控制系统不确定参数的容忍区间算法的充分必要条件;进一步;比较线性定常系统各个不确定参数容忍区间的大小,确定了控制系统各不确定参数的容忍区间对该系统性能的影响水平;最后,数值模拟仿真进一步证明了所提结论的科学性和有效性。设计的系统满足了控制系统的可靠性,降低了该线性定常系统的设计成本,为系统设计人员设计出理想的控制系统提供了充分的理论依据。

直线伺服系统的双目标非脆弱控制器的设计及仿真

针对直线伺服系统中存在的多种不确定性,提出一种双目标非脆弱控制器的控制方法.从系统的区域极点配置和保性能控制2种控制目标出发,利用LMI方法推导出鲁棒状态反馈控制器的存在条件,同时考虑直线伺服系统中,控制器增益存在的加性摄动,设计出的控制器实现了系统2种性能指标的优化.并给出具体的算例说明了设计方法的可行性,仿真实验结果表明该控制方法具有很强的鲁棒性.

大气层内滚转角速度稳定动能拦截器姿态控制系统设计

针对大气层内滚转角速度稳定动能拦截器具有反应快速、耦合性强等特点,本文首先分析了传统的小扰动法设计姿控系统的优缺点,然后提出了基于极点区域配置的变增益控制系统设计方法。该方法通过在整个参数空间寻求单一李亚普诺夫函数来保证系统的全局稳定,与小扰法相比,它不仅可保证理论上的稳定,而且离散计算量小。最后的仿真表明,基于该方法设计的控制器具有良好的控制性能。

具有区域极点和方差约束的不确定连续系统鲁棒控制

对一类具有不确定参数的线性连续系统 ,研究使得闭环系统的稳态状态方差小于某个给定的上界 ,同时闭环极点位于一给定圆盘中的状态反馈鲁棒方差控制器设计问题 .导出了控制器存在的条件 ,并证明了该条件等价于一个线性矩阵不等式系统的可解性问题 ,进而用这组线性矩阵不等式系统的可行解给出了一组所求控制器的一个参数化表示 .据此 ,给出了具有最小能量的鲁棒方差控制器设计方法 .

不确定系统的鲁棒状态反馈区域极点配置

针对一类范数有界参数不确定线性连续系统,研究使得闭环系统的所有极点均配置在给定扇形区域中的状态反馈控制器设计问题。利用线性矩阵不等式(LMI)处理方法,给出不确定线性系统存在鲁棒D控制的充分条件,并利用该LMI的可行解给出状态反馈控制器的设计算法和设计步骤。最后,通过一算例验证结果的正确性和有效性。

基于LMI的交直流混合微网断面电压非脆弱鲁棒H_∞控制

以交直流混合微网为研究背景,对其中用于实现混合微网能量互济的交直流断面系统展开研究。考虑系统中存在的不确定性和脆弱性,采用非脆弱鲁棒H_∞控制方法以稳定交直流母线电压。同时为兼顾系统的动态响应特性,结合LMI(Linear Matrix Inequalities)区域极点配置,设计交直流断面系统非脆弱鲁棒H_∞-γD-稳定控制器。仿真研究表明,所设计的控制器在参数不确定、存在外界干扰和控制器增益摄动情况下具有较好的控制性能,满足混合微网交直流断面系统对稳定性、鲁棒性和高精度控制的要求。

多目标非脆弱鲁棒控制器在飞行控制系统中的应用

针对飞行控制系统中存在的多种不确定性,提出了飞行控制系统的多目标非脆弱鲁棒控制器的控制方法。由系统的H2性能、H∞性能、区域极点配置和保性能控制四种控制目标,用线性矩阵不等式(LMI)法导出多目标鲁棒状态反馈控制器的存在条件,同时考虑了飞行控制系统中控制器增益的加性摄动,设计的控制器实现了系统的四种性能指标优化。仿真实验结果表明:该控制方法有较强的鲁棒性。

基于区域极点配置的隔震换能控制

隔震换能控制系统是一种新型半主动控制方式,具有隔震换能和主动控制的双重功能,既避免了传统主动控制需要提供主动控制能源所带来的控制成本高、可靠性不易保障的问题,又克服了传统半主动控制控制力局限性较大,影响控制效果的不足.理论分析及试验研究表明,换能器的换能效率与其相对位移、蓄能器的参数等因素有关.将隔震换能装置布置于隔震层,并将控制器安装在结构的顶层,以提高换能效率和结构的控制效果.采用区域极点配置,应用线性矩阵不等式求解方法,设计了便于工程应用的鲁棒控制器,兼顾了系统不确定性因素的影响和控制性能指标的要求.

关于广义系统中的Sylevster方程AV+BW=EV F的解(英文)

本文考虑了在广义系统中的Sylevster方程AV+BW=EV F的解的问题,这一矩阵方程与相关矩阵的秩及区域极点配置有关。在广义系统是Γ-强能控制的假设下,通过一系列的辅助变换,我们把所考虑的Sylevster方程的解的问题转化为解一个可控制的降阶标准系统的Sylevster方程来解决。此外,所考虑的Sylevster方程的解也可通过用复域的LMI区域的极点配置的方法来给出。本文的结果对计算和分析这类方程的解带来很大的方便。