三回路驾驶仪的极点配置方法设计

将三回路驾驶仪等效为全状态反馈的状态空间模型,证实了冗余参数预先设定的可行性。考虑舵机状态反馈的约束,利用优化程序搜索符合舵机反馈约束的附加极点并进行极点配置,可把系统主导极点完全配置到期望的极点位置。设计结果表明了文中所提出方法的正确有效性。

不确定系统D稳定与方差约束的鲁棒H∞可靠控制

研究了一类不确定系统区域稳定和方差约束的鲁棒H∞可靠控制器的设计方法,其目的是通过设计状态反馈控制器,使闭环系统的极点被配置在给定的圆盘中,同时,当有外生扰动,以及所有可能的不确定及其敏感执行器失效的时候,依然能满足闭环传递函数H∞范数有界和稳态方差的约束.借助于LMI和凸优化技术,给出了控制器存在的充分条件及其解析式.最后,通过一个仿真例子,说明该方法的可行性.

带状态反馈约束的驾驶仪极点配置设计方法

将成熟的极点配置算法引入带状态反馈约束的自动驾驶仪设计中,提出了利用极点配置的求解工具将带状态反馈约束系统的非线性方程求解问题的阶数降低这一设计思路。具体方法是设置极点约束,利用极点配置求解的方便性,将极点配置算法求得的反馈增益与状态反馈约束组成非线性方程组,使原来的n阶非线性方程求解问题降阶,从而降低求解难度,通过求解非线性方程组进而完成自动驾驶仪设计。随后通过具体的带状态反馈约束的滚转驾驶仪设计例子验证了这一设计思路是可行的。

失重环境下可控柔性臂的模态特性

在非重力场中,考虑控制器动态反馈的影响,对存在控制器定位约束的柔性臂系统进行动力分析,研究其在相对平衡位置的模态特性.以具有柔性关节和弹性臂杆的可控柔性臂为研究对象,分析了控制器作用下的反馈约束特性,将控制器位置和速度增益引入力边界条件,得到了耦合控制器参量的模态特征方程,证明了反馈约束的存在使得系统特征频率为复频率,且模态主振型是复变函数.通过数值仿真,明确了可控柔性臂的模态特性与控制器增益之间的关系,得到了不同于经典振动理论的结论.设计了可控柔性臂的仿失重实验平台,试验模态结果证明了理论分析的有效性.

圆盘区域极点约束鲁棒非脆弱控制

针对一类参数不确定线性系统,研究了具有圆盘区域极点约束的状态反馈鲁棒非脆弱控制器设计问题。系统中的参数不确定性满足范数有界条件,设计的非脆弱控制器具有加性和乘性不确定项。基于线性矩阵不等式(LMI),提出了将闭环系统极点配置到指定圆盘区域的状态反馈鲁棒非脆弱控制器存在的充分条件。然后利用G辅助变量替换技术拓展了圆盘极点配置的线性矩阵不等式(LMI)条件,提出保守度较低的状态反馈非脆弱控制器设计方法。数值仿真例子验证了给出的控制器设计方法的可行性。

滞后广义系统的状态反馈H_∞控制

研究了一类状态方程和输出方程均带有时滞的滞后广义系统的H∞ 控制问题 .利用线性矩阵不等式 ,首先给出滞后广义系统零解渐近稳定且具有H∞ 范数约束的充分条件 ,进而分别设计无记忆和有记忆状态反馈控制律 ,保证闭环系统具有上述性能 ,同时基于线性矩阵不等式的解得到了相应控制器构造方法 .

非线性离散广义系统的H_∞控制

针对非线性离散广义系统研究了状态反馈H∞控制器的设计问题,利用广义Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI),首先对系统的零解渐近稳定问题进行了研究,并在此基础上给出了系统的零解渐近稳定且具有H∞范数约束的充分条件,之后设计了状态反馈H∞控制器,使闭环系统具有同样的性能,最后给出了数值算例说明本文结论的有效性和可行性.

基于特征结构配置的倒立摆控制系统设计

研究倒立摆优化控制问题,针对多变量、非线性、强耦合的倒立摆系统存在不稳定性的特点,在控制系统设计中建立倒立摆系统的非线性数学模型,并在平衡点附近将其进行线性化后得到线性化模型。考虑到外部干扰,进一步得到倒立摆系统的干扰线性化模型。为保证从扰动到倒立摆系统输出的H∞范数满足期望的抑制水平和闭环区域极点约束的条件下,应用特征结构配置算法,建立了状态反馈控制器设计的优化数学模型,并通过Matlab工具箱进行仿真,求得优化解。结果证明,所提出的方法是有效的。

一类广义非线性系统的H_∞控制

研究一种具有特殊形式的广义非线性系统的状态反馈H∞控制器设计问题·此类系统的状态方程可以分成线性部分和非线性部分·利用广义Lyapunov函数和Lyapunov方程,首先给出广义非线性系统零解渐近稳定的充分条件,然后以代数Riccati不等式的形式,得到广义非线性系统零解渐近稳定且具有H∞范数约束的条件,进而在此基础上给出静态状态反馈H∞控制器存在的充分条件,保证闭环系统具有上述性能,并利用Lyapunov方程的解提出相应控制器的构造方法,最后提供一个数值算例以证明文中结论的有效性·

一类不确定随机系统的鲁棒H_∞约束方差控制

本文根据Ｈ∞优化设计理论及稳态状态协方差配置的系统综合方法．利用一个修正的Ｒｉｃｃａｔｉ方程，对一类具有参数扰动的不确定线性随机系统讨论了鲁棒状态反馈控制器设计．使得闭环系统不但鲁棒稳定并具有指定的稳定裕度；而且系统性能也是鲁棒的，闭环系统同时满足给定的Ｈ∞性能指标及状态方差上限约束．

植保机喷杆的鲁棒保性能控制

为了使植保机喷杆在作业过程中能平稳施药,基于植保机喷杆状态空间模型,应用鲁棒保性能控制理论设计状态反馈控制器,使系统在考虑模型不确定性的情况下具有鲁棒性.引入了H∞理论来抑制外部扰动对被控输出带来的不良影响,以线性矩阵不等式(LMI)的形式给出了喷杆系统满足二次稳定、H∞性能约束和存在性能指标上界的条件.仿真结果表明,所设计的控制器能使存在不确定性和外部扰动的植保机喷杆系统具备较强的鲁棒性,有效抑制喷杆的有害振动.

移动机器人数学模型的近似线性化

针对机器人控制领域中一类多输入多输出(MIMO)仿射非线性系统,提出了一种基于平衡流形的近似线性化状态反馈镇定算法,并用此算法解决了一类完整约束轮式移动机器人(WMR)的镇定问题.仿真分析表明,此方法不仅能够实现系统的镇定,而且降低了因平衡工作点变动给系统稳定性带来的影响,同时也大大地简化了对非线性系统的综合设计过程,具有良好的控制效果和实用性.

带有控制结构约束的次优状态反馈律的研究

研究了带有约束机制的次优状态反馈律,主要对终端时间tf=∞系统建立次优状态反馈的数学模型。通过简单控制结构约束的引入,消除状态变量不完全可测所造成的障碍,从而得到了带控制结构约束的次优必要条件及改进后的迭代算法。

滞后广义非线性离散系统的H∞控制

研究了滞后广义非线性离散系统的状态反馈H∞控制器设计问题,利用广义Lyapunov函数和线性矩阵不等式,首先对系统的稳定性进行了讨论,在此基础上得到了系统的零解渐近稳定且具有H∞范数约束的充分条件,然后设计了状态反馈H∞控制器,使闭环系统具有同样的性能,最后给出了数值算例说明本文结论的有效性。

一类不确定系统多约束下的鲁棒H∞控制

研究了一类离散不确定系统区域稳定和方差约束的鲁棒H∞控制器的设计方法。通过设计状态反馈控制器,使闭环系统的极点被配置在给定的圆盘中,闭环传递函数的H∞范数小于所给定的一个正标量;同时,闭环系统每个状态的稳态方差不高于各自给定的上界。借助于广义的Riccati矩阵不等式、Lyapunov方程等,给出了控制器存在的充要条件,并给出了所期望控制器的解析式。仿真实例验证了该方法的可行性。

带终端攻击角约束的状态反馈变结构制导律设计

基于滑模变结构控制理论,结合状态反馈原理,提出一种能命中目标并保证终端攻击角度约束的变结构制导律。该制导律在传统线性滑模面的基础上增加非线性函数,通过最优控制理论确定该函数,由此将线性滑模面转变成时变、非线性滑模面。仿真结果表明:该制导律对目标机动有良好的鲁棒性,能够满足期望的终端攻击角约束,并避免了制导初期过载较大的缺陷,方法简单,易于工程实现。

基于目标全息反馈的发电机非线性综合控制设计

针对多输入非线性控制系统提出了目标全息反馈非线性控制设计方法,该方法将非线性控制系统的全部控制目标转换到线性空间中,使控制目标均在性能指标中得到约束,因而推导的控制规律包含所有控制目标的反馈信息。运用这种设计方法,针对凝汽式发电机,提出了发电机励磁与汽门目标全息反馈非线性综合控制规律。仿真结果表明:在该控制规律的作用下,发电机具有良好的汽门与电压调节特性,不会因为调压或者调功而产生静态偏移,改善了发电机的输出特性。

积分二次约束线性系统的H_∞控制器设计:一种LMI方法

基于动态耗散理论 ,给出了具有积分二次约束线性系统稳定和具有L2 有限增益的充分条件 .导出了积分二次约束线性系统H∞ 状态反馈和动态输出反馈降阶控制器的设计方法 ,并转化为多个线性矩阵不等式 ,利用LMI工具箱求解 .

航天器全状态约束输出反馈控制

针对无角速度测量的刚性航天器姿态跟踪问题,提出一种全状态约束输出反馈控制方法.建立修正罗德里格参数描述的系统模型,提出能够适用于约束与非约束情况的改进型障碍李雅普诺夫函数(MBLF),拓展传统对数型障碍李雅普诺夫函数的适用范围.构造二阶辅助系统,将控制输入和饱和输入之间的差作为构造系统的输入,进而产生信号以补偿饱和的影响.设计状态观测器估计未知状态量,并结合反步法设计输出反馈控制律,保证系统全状态约束性能和姿态跟踪精度.通过李雅普诺夫稳定性分析证明姿态观测误差和跟踪误差能够达到一致最终有界.仿真结果验证所提方法的有效性.

具非对称状态和控制约束的离散系统状态反馈设计

利用正不变集的概念,讨论了具有非对称状态和控制约束的线性状态反馈控制器的设计;建立了LCRP可解的代数条件,并化为线性规划问题来求解;最后讨论了分段线性反馈阵的可行性及计算。