永磁直线伺服电机L_2鲁棒控制的研究

对永磁直线电机伺服系统提出非线性L2鲁棒控制。给出电机的非线性数学模型,在此基础上,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L2设计问题,通过构造适当的存储函数得到描述系统L2控制器的两个定理;证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐进稳定。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,满足对高性能永磁直线伺服系统控制的要求。

基于田口鲁棒设计的乘员约束系统性能优化

利用MADYMO软件建立了某微型客车驾驶员侧正碰约束系统的分析模型,并验证了其正确性;将试验设计和稳健性理论及田口鲁棒设计方法相结合,构造了乘员约束系统的稳健性优化设计方法;与仅采用试验设计得出的确定性优化结果相比较,采用该方法既实现了对设计目标的优化,同时也大幅度提高了设计变量的可靠性和目标函数的稳健性。

驱动大惯量低刚度负载的推力矢量控制电动伺服机构的μ综合鲁棒控制

针对电动伺服机构存在的由参数摄动和建模误差引起的不确定性问题,应用μ综合理论研究一类用于驱动大惯量、低刚度负载的飞行器电动伺服机构的鲁棒控制技术。为了解决该类电动伺服机构按照单自由度系统建模会产生较大偏差的问题,通过对推力矢量控制电动伺服机构的动力学分析,建立其2自由度数学模型。针对被控对象位置指令跟踪和力矩干扰抑制的性能要求,通过处理参数摄动和建模误差设计μ综合控制器,并提出一种加权函数的优化设计方法。利用Matlab软件对μ综合控制器在系统标称和正反向最大摄动三种情况下的控制特性进行仿真研究,并将μ综合控制器与H∞控制器进行比较。仿真结果表明对该类伺服机构而言,所设计的μ综合控制器有效地克服了H∞控制器的保守性,能使闭环系统既具有良好的性能鲁棒性,又满足了控制系统的动态性能指标要求。所提出的加权函数的优化设计方法有利于鲁棒控制技术在工程上的应用。

乘员约束系统参数优化及稳健性分析

针对某新开发车型,建立了正面碰撞约束系统模型,并对其气囊模块进行了试验验证。接着对模型进行参数优化,并对优化结果进行稳健性分析,以确保开发的约束系统满足设计要求。在碰撞波形稳定的前提下,使50km/h刚性壁障碰撞的C-NCAP得分在12.09~12.95之间的概率大于99%。

基于Kriging近似模型的汽车乘员约束系统稳健性设计

在汽车乘员约束系统的设计过程中,其设计变量具有一定的不确定性。传统的优化设计由于忽略了不确定因素的影响,当设计变量产生波动时,往往会导致目标超出约束边界或目标函数对设计变量的波动极为敏感,从而使设计失效。针对某款微型客车,通过乘员损伤分析软件建立该车的正面碰撞乘员约束系统仿真模型并对模型进行验证。基于该模型将试验设计、Kriging近似模型和蒙特卡罗模拟技术相结合,构造基于产品质量工程的6σ稳健性优化设计方法,实现对设计目标的优化并提高了设计变量的可靠性和目标函数的稳健性。工程算例表明,该方法在乘员约束系统设计方面具有较强的工程实用性。

直线电机悬浮平台的μ-Η_∞鲁棒控制

针对直线电机悬浮平台系统采用直接驱动方式易受参数变化、负载扰动、端部效应和齿槽效应等不确定性因素影响的问题,在系统模型反馈线性化的基础上,结合鲁棒控制器的设计方法和μ综合D-K迭代法,分别对悬浮平台系统的水平方向和竖直方向设计μ-Η∞速度控制器.与速度控制器相比,该控制器具有更好的鲁棒性和快速性.仿真结果表明,采用了μ-Η∞控制策略的系统对不确定性因素的影响有很好的抑制能力,实现了悬浮平台系统对定位精度、快速性和鲁棒性的要求.

基于PSO-SVR近似模型的乘员约束系统稳健性优化

综合运用近似模型参数优化技术和稳健性优化方法对汽车乘员约束系统进行优化。通过全局灵敏度分析,选出对加权伤害准则(weighted injury criterion,WIC)影响大的参数;采用粒子群优化(PSO)算法对支持向量回归(SVR)模型参数和核函数参数进行优化,建立高精度的PSO-SVR近似模型;在确定性优化的基础上进行基于蒙特卡罗抽样的稳健性优化。结果表明:优化后乘员约束系统性能得到明显提升且兼顾了稳健性。

直线电机悬浮平台的L_2鲁棒控制

永磁直线同步电机(PMLSM)悬浮平台系统的水平推力和法向力之间存在非线性耦合,且易受负载扰动和参数变化等不确定性因素的影响.为了解决上述问题并实现准确定位,在系统非线性数学模型的基础上,对水平轴和竖直轴均设计了PD位置控制器与L2速度控制器,将解耦与扰动抑制转化为L2速度控制器的设计问题.仿真结果表明,该方法设计的系统实现了水平方向和竖直方向的直接动态解耦,并且对负载扰动和参数变化具有很好的鲁棒性.

基于H_∞控制理论混凝土约束收缩控制器设计

介绍H∞控制理论以及基本算法,对混凝土约束收缩系统进行建模,进而设计了基于H∞控制理论的控制器。模拟仿真表明H∞控制能加快系统的响应时间,改善系统性能,对外界干扰以及模型的不确定性具有鲁棒性。最后,通过对混凝土约束收缩过程中所采集的位移和力的数据分析,说明了H∞控制器能更好地抑制外界波动的影响,实现了混凝土来回约束收缩10μm的高精度控制要求,从而验证了此H∞控制器的可靠性。

鲁棒性概率优化在乘员约束系统设计中的应用

利用MADYMO软件建立了国内某微型车正面碰撞数学模型,并在对模型进行试验验证的基础上结合试验设计、响应面方法和鲁棒性概率优化设计对乘员侧约束系统进行优化,优化的参数主要有安全带刚度、安全带上挂点位置、限力器撕裂力和撕裂增加长度等。采用该方法引入鲁棒性概率优化设计后能减少和控制目标函数响应的波动,降低在设计点上的敏感性,提高产品的质量。结果表明,所采用的方法既实现了对设计目标的优化,又提高了设计变量的可靠性和目标函数的鲁棒性,对工程应用具有较大指导意义。

鲁棒PD+卫星姿态快速机动控制器设计

针对控制力矩与角速度受限情形下的卫星姿态快速机动的控制问题,本文对传统PD控制器进行了改进,采用姿态机动的匀速与减速运动过程的方法大幅度提升系统收敛速率,设计PD+控制器使得系统状态能够沿着期望的滑模面进行运动,并通过构造Lyapunov函数对其进行证明,从而实现对PD控制器收敛时间的估计,并实现40%以上的系统收敛时间提升。在存在转动惯量不确定性与外部干扰力矩的情形下设计PD+控制器实现对于未知扰动的抑制。同时考虑到卫星正常运行对于姿态角速度与控制力矩的限制,证明了姿态控制参数与角速度范数之间的关系,给出了控制力矩与角速度受限情形下的控制律。最后通过数值仿真验证本文提出控制算法的有效性。

复杂制造协同物流网络资源规划的不确定性控制优化

复杂制造协同物流网络作为动态开放系统,其资源规划决策易受网络中随机不确定性因素影响而出现刚性敏感和稳定失效现象,此问题属于参数状态和概率分布均未知的完全不确定型问题.针对这种问题,提出了带鲁棒控制约束的期望值模型,并借助蒙特卡罗方法对资源规划决策中相关参数进行了不确定性仿真.算例结果表明,与不添加鲁棒约束的优化模型相比,该模型方法能有效控制不确定性因素的负影响,增加资源规划决策的稳定性和连续性,为解决完全不确定型问题提供了新视角.