LQG/LTR鲁棒控制器在机翼主动颤振抑制中的应用

传统的LQG(linear quadratic Gauss)控制器无法满足系统的鲁棒性要求,因此文章采用LQG/LTR(Loop transfer recovery)理论设计了机翼主动颤振抑制鲁棒控制器。文中1、2部分建立了气动伺服弹性系统模型并推导了LQG控制器,第3部分基于LQG/LTR理论分2步完成了鲁棒控制器的设计。利用典型的气动伺服弹性系统模型,分别采用LQG/LTR控制器和LQG控制器对机翼颤振进行抑制,仿真结果表明,LQG/LTR控制器的性能远远优于LQG控制器。

二级倒立摆的LQG最优控制研究

为实现二级倒立摆系统的稳摆控制,应用了线性二次高斯最优控制。根据LQG的分离原理,首先利用最优控制设计控制律,得到状态反馈;由于系统状态不能完全测得,而且系统也不可避免地会受到噪声的影响,在详细给出相应参数取值规则的基础上,采用了卡尔曼滤波对系统输出做出最优估计。最后的仿真结果表明,设计的控制器能够较好地对二级倒立摆进行稳定控制,且具有抑制噪声和抗干扰能力。

配置压电传感器/驱动器的柔性结构振动主动控制研究

研究压电传感器/驱动器同位布置情况下柔性悬臂梁的振动主动控制问题,建立模态坐标为变量的状态方程,分别采用LQG(linear quadratic gauss)控制和鲁棒H∞控制技术设计振动主动控制系统。仿真结果表明,文中给出的控制方法是有效的,能有效抑制悬臂梁的振动,与LQG控制设计方法相比,鲁棒H∞控制对模态参数摄动具有较强的鲁棒性以及较好的闭环动态性能,能保证系统在不确定性因素作用的情况下,具有良好的振动抑制效果。

微机械隧道陀螺仪的时变线性二次高斯预测控制

为了降低微机械隧道陀螺仪系统的非线性,增大器件的带宽并提高系统的信噪比,隧尖与相应隧道电极之间的隧道间距应控制在1nm附近,且其必须在闭环模式下工作。本文鉴于线性二次高斯(LQG)控制理论的抗干扰特性和鲁棒性以及哥氏加速度的时变特征,采用时变卡尔曼滤波器和LQG最优控制器串联而成的LQG预测控制策略设计了隧道陀螺仪闭环控制系统。首先,根据隧道陀螺仪的工作原理设计了总体控制方案。然后,在建立隧道式陀螺仪的扩展动态方程的基础上,设计了LQG预测控制器的两个串联环节即时变卡尔曼滤波器和状态反馈调节器。最后,通过Simulink建立了隧道式陀螺仪的LQG预测控制系统并进行数值仿真。结果表明,即使输入角速度是缓变的随机信号,LQG预测控制器也能将隧道间距维持在1nm附近。控制系统能够精确地估计欲测量的输入角速度,估计精度达到10-4 rad/s。

微隧穿式陀螺仪检测模态的线性二次高斯控制

为了将微隧穿式陀螺仪(MTG)的隧尖与检测电极之间的隧道间隙及其变动量分别维持在1nm和0.1nm并降低系统噪声和扩大带宽,本文为其检测模态设计了线性二次高斯(LQG)闭环反馈系统。在利用微小量法对呈指数规律的隧道效应进行线性化的基础上,建立了MTG检测模态的线性化模型,并将哥氏加速度和电子隧道1/f噪声分别当作主要的过程噪声和输出噪声,设计了由最优状态估计器和线性二次(LQ)状态调节器组成的LQG控制器。搭建了仿真系统和实际的LQG控制电路并进行动态测试。仿真结果显示,LQG控制在将系统的信噪比提高24dB的同时,能够将两个隧道电极之间的间隙的变动量控制在10-4 nm。实验曲线表明,隧道电流噪声的峰峰值为0.4nA,LQG反馈控制系统在动态加速度信号的激励下可维持恒定隧道间隙为1nm。