基于μ综合理论与遗传算法的并网逆变器鲁棒控制方法

在并网逆变器的实际运行中,电网阻抗和时间延迟系数的不确定性会影响到系统的稳定运行。为提高该含参数不确定性的系统的鲁棒性,提出采用μ综合理论来对系统进行鲁棒控制,通过对参数不确定性及其他性能约束的加权函数进行设计,从而使系统能够满足鲁棒稳定性与鲁棒性能要求。针对μ综合法设计的控制器阶数过高,难以工程实现的问题,可将其与遗传算法结合来对定结构控制器进行优化。首先采用μ综合理论搭建系统的摄动模型,然后用遗传算法对系统控制器的参数进行设计,使摄动系统能够实现结构化奇异值最小化的目标,从而达到对参数变化具有更强的鲁棒适应性的要求。实验结果表明,用该方法设计的控制器比用传统方法设计的控制器具有更好的鲁棒性。

电磁阀半主动悬架线性变参数μ综合鲁棒控制

针对电磁阀半主动悬架系统中的非线性和不确定性问题以及多个性能目标之间的矛盾,设计了一种线性变参数(linear parameter varying,LPV)μ综合鲁棒控制器。建立电磁阀非线性阻尼力力学模型并开展台架试验验证模型的准确性,构建了七自由度悬架系统的非线性LPV模型;对悬架参数不确定性和系统建模误差进行分析,并考虑传感器测量噪声的影响,设计了一种基于非线性和混合不确定性的LPV-μ综合鲁棒控制器;最后进行整车电磁阀悬架系统仿真和实车试验。仿真结果表明:在随机扰动下该控制器使车身垂向加速度均方根值降低46.47%,俯仰角加速度降低46.47%,侧倾角加速度降低50.68%,具有良好的抗干扰能力和可控性。试验结果表明:LPV-μ综合控制下车身垂向加速度、俯仰角加速度和侧倾角加速度均方根值分别降低36.6%、30.14%和39.47%,并且保证悬架动挠度小于0.06 m,验证了该控制策略的有效性。

基于H_∞和μ综合的闭环网络控制系统的设计

针对闭环网络控制系统中普遍存在的传输延迟 ,将H∞ 和 μ综合方法引入控制器的设计 ,使得设计出的控制器对一定范围内的延迟都能保持稳定 .并且由于 μ综合方法的使用 ,使得闭环系统同时具有良好的动、静态性能和抗干扰能力 .

过热汽温控制系统μ综合的研究

本文对惰性区具有大延迟及参数摄动的电厂锅炉过热汽温鲁棒控制问题进行了研究。指出该问题可以统一在μ综合框架之下进行处理。文中讨论了权函数的选择，求解了μ综合鲁棒ＰＩ控制器。对锅炉过热汽温控制进行了仿真研究，结果表明设计的控制器满足系统鲁棒性能要求。

μ综合中的D-K迭代算法

针对μ综合的D-K迭代过程中出现不同的γ值和μ值的问题,分析指出在控制器K的优化求解中Hamilton阵H∞或J∞的一些特征值在γ迭代的进程中可能会相当接近,即出现病态特征值。此时γ迭代就会停在一个较高的γ数值上。实际上,当将控制器闭环后,系统的H∞范数会比这个γ值要低很多。在求解标定阵D(ω)的过程中也会有类似的问题,逐点最小化所得的μ值和用拟合的D(ω)来求得的μ值可能是不一致的,甚至不收敛。给出了正确进行D-K迭代的方法,所附的算例中也给出了各种中间结果来帮助说明D-K迭代中的问题。为了能方便地使用Matlabμ工具箱中的D-K迭代命令,还给出了带有参数不确定性系统的状态空间表达方式。

H_∞回路成形中的μ综合法

H∞控制理论中的回路成形设计和μ综合都已经是定型的设计方法.最近有文献提出一种将这两种设计方法结合起来处理弱阻尼谐振模态参数摄动的新方法.但是实际设计表明,二者的结合并没有达到预期的效果.本文分析指出,回路成形本质上是一种鲁棒稳定性设计,其H∞范数指标的逆就是系统的稳定裕度.而μ综合只是一种鲁棒性能的设计工具.μ综合与回路成形结合只是反映在稳定裕度上,而并不影响设计所允许的摄动大小.所以在回路成形设计中没有必要再加进μ综合法.文中附有算例.

4WS汽车横摆角速度跟踪μ综合鲁棒控制

实际汽车行驶总承担不同的载荷以及运行状态(如速度)变化,以横摆角速度跟踪反馈为控制逻辑,设计μ综合鲁棒控制器来抑制外部干扰,优化权函数,实现了传统四轮转向4WS(Four-wheelsteering)车辆控制器难于达到的性能指标。仿真表明,所设计的4WS汽车μ综合鲁棒控制器不仅可使其具有良好操纵性能鲁棒性和稳定鲁棒性,即对外界干扰具有很好的抑制性能且不敏感于车辆参数变化,也改善了以往H∞控制器设计偏于保守的问题。

基于混合不确定建模的主动悬架鲁棒μ综合控制分析

利用线性分式变换理论对二自由度车辆主动悬架系统进行混合不确定建模分析,通过结构奇异值理论和D-K迭代设计过程,设计了鲁棒μ综合控制器.仿真结果表明:在给定的不确定范围内,鲁棒μ综合控制器保证了主动悬架系统的名义性能和鲁棒性;与基于名义模型设计的H∞控制器相比,闭环系统能获得更好的鲁棒性能.

基于μ综合的热轧动态设定型 AGC 鲁棒控制

通过对热轧动态设定型 AGC 控制系统模型进行理论分析,针对工程实际提出了一种基于μ综合的鲁棒控制方法．当系统中存在轧机刚度摄动时,热轧动态设定型 AGC 控制仍能实现期望的控制性能．通过引入表征系统性能的虚拟块,应用主环定理将动态设定型 AGC 系统在模型摄动下设计满足性能要求的控制器问题转换为广义系统的鲁棒稳定性问题,实现了系统鲁棒性能．它克服了使用 H_∞方法解决该问题的鲁棒性能缺点,其设计目标真实反映控制目标,方法更加有效．依据现场数据的仿真实验表明,基于μ综合的鲁棒控制方法比 H_∞方法具有更好的鲁棒性能．

基于μ综合的整车主动悬架鲁棒控制研究

针对悬架系统参数不确定性及传感器量测噪声干扰等原因易导致主动悬架控制系统鲁棒性差,以及考虑到整车模型能更准确反映车辆振动响应,且μ综合能针对多个不确定量进行低保守性控制,开展了基于μ综合的整车主动悬架鲁棒控制研究。首先,考虑了弹簧刚度、减振器阻尼以及执行电机的时间常数等12个参量的不确定性,运用线性分式变换建立了含不确定性系统动力学模型,通过实车试验,验证了动力学模型的准确性;然后,基于μ综合控制方法,设计了参数摄动系统鲁棒控制器,控制系统结构奇异值上下界显示系统具有良好的鲁棒稳定性及鲁棒性能;最后,通过频域响应和时域响应分析,以及与H_∞控制效果对比分析,表明在多参数摄动的情况下,μ综合控制在保证鲁棒稳定性及鲁棒性能的前提下能更有效地提高车辆平顺性及安全性。

基于μ综合方法的飞机纵向鲁棒飞行控制系统设计

针对飞行控制系统设计中存在的飞机自身与外界干扰的许多不确定因素的影响,采用μ综合控制方法,根据飞行品质要求,构造了飞机纵向飞行控制系统μ综合控制设计框架,选取了不同环节的权函数。以某推力矢量飞机纵向为例,对其进行了μ综合设计并进行了数字仿真。仿真结果表明,所设计的飞行控制系统不仅具有良好的动态性能,并且具有良好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。

车辆能量回馈式主动悬架μ综合控制

为了改善车辆能量回馈式主动悬架系统的稳定性、减振性及能量回馈性能,建立了含参数摄动的1/4车体能量回馈式主动悬架模型并进行动力学分析,基于μ综合方法设计了该系统的鲁棒控制器.为验证其控制效果,利用MATLAB/SIMULINK进行了仿真.结果表明,在参数摄动和路面不平顺输入的干扰下,基于μ综合控制的车辆能量回馈式主动悬架鲁棒稳定,闭环系统的结构奇异值峰值为0.580 9,在给定频段内能更好地抑制车体振动,在固有频率下车体垂直振动加速度增益降低了9 dB.

基于μ综合鲁棒控制的EPS车辆操纵稳定性研究

在传感器噪声、参数摄动、路面干扰等因素的影响下,车辆EPS控制系统性能会不同程度下降,对汽车操纵稳定性造成一定的影响。为提高EPS控制系统性能,基于μ综合理论和鲁棒控制方法,选取相关性能指标设计了新型μ控制器,构造了装备EPS系统的整车μ综合控制系统。仿真与μ分析结果表明:基于μ综合算法的控制器具有良好稳定鲁棒性和性能鲁棒性,有效地提高了车辆操纵稳定性和安全性。

基于μ综合方法的空空导弹鲁棒驾驶仪设计

为了提高导弹驾驶仪的鲁棒性能,采用μ综合方法设计了算例空空导弹三通道的控制律.设计过程中考虑了控制对象的参数不确定性、未建模动态特性、外部扰动和通道间耦合等因素,解决了经典控制方法只能进行鲁棒性验证的问题.相对于其他鲁棒控制方法,μ综合方法还可以同时针对鲁棒稳定性和鲁棒性能进行设计.仿真结果表明,μ综合驾驶仪满足各项性能指标,具有良好的鲁棒性能.

车辆电动悬架的混合不确定建模与μ综合控制器设计

考虑悬架和电机作动器的参数摄动和控制输入的高阶未建模不确定性,利用线性分式变换理论对已开发的车辆电动悬架系统进行混合不确定建模和仿真,并设计了μ综合控制器。仿真得到了主动悬架和被动悬架的频率和时间响应。结果表明,相比被动悬架,所设计的μ综合控制器对乘坐舒适性有很大的提升。μ分析表明,与基于主动悬架名义模型设计的H∞综合控制器相比,μ综合控制器可使闭环系统获得更好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。

仿真转台控制系统Μ综合应用研究

为了研究某型仿真转台系统的鲁棒控制问题,分析了转台系统中主要不确定性,建立了转台系统含结构和非结构的混合不确定性数学模型,根据系统的性能指标和不确定性模型,将结构奇异值理论应用于转台伺服控制系统设计中,讨论了伺服控制系统Μ综合设计中加权函数的选择问题,给出了具体的选取原则。设计结果表明,采用Μ综合方法设计出的H∞控制器不仅可以将这类控制问题的闭环性能指标以性能权函数的形式给出,而且还保证了系统的鲁棒性能,实验证明了本方法的有效性。

基于μ综合方法的光伏发电系统柔性并入微网的鲁棒控制

光伏发电系统受气候环境等条件影响,输出功率具有间歇性、随机性等特点;另外,光伏组件、逆变器中的元器件老化等因素使光伏发电系统模型具有不确定性。为保证光伏发电系统柔性并网技术能满足微网电能质量等技术指标要求,针对微网中气候环境变化、元件老化等导致的模型参数摄动对光伏发电系统柔性并网的影响,提出一种基于模型匹配的光伏发电系统柔性并入微网的μ综合鲁棒控制方法,将包含逆变器等实际被控对象在内的模型匹配问题转化为广义系统,并抽象出不确定块,进一步归结为结构化不确定性问题,通过DK迭代得到μ综合控制器。μ分析和仿真结果表明,该μ综合控制器可以较好地保证微网中光伏发电柔性并网系统的标称性能和鲁棒性能,满足快速且无冲击的柔性并网要求,有利于微网的稳定可靠运行。仿真结果验证了所提出的μ综合鲁棒控制方法的可行性和有效性。

机敏约束层阻尼薄板的μ综合鲁棒控制研究

以局部覆盖机敏约束层阻尼薄板为研究对象,对振动主动控制展开了研究。首先用ADF阻尼模型表征黏弹性层的阻尼特性,利用有限元法建立系统的动力学模型;并考虑模型的庞大自由度问题,对模型进行降阶处理;其次针对作动器和传感器位置对控制性能的影响问题,综合考虑控制输入与传感输出间关系,优化了作动器与传感器的位置,并对优化后理论模型进行了实验验证;最后针对模型模态参数误差和因舍去高频模态导致的模型混合不确定性问题,设计了μ综合鲁棒控制器,并通过硬件在环实验对控制效果进行验证。实验结果表明:复杂周期信号激励下的振动响应幅值衰减30%左右,白噪声激励下的振动响应的均方根值降低了9.1%左右。

4WS车辆μ综合鲁棒主动侧倾操纵性能控制

为提高车辆的抗侧倾性能及降低高速下的侧翻危险性,应用μ综合鲁棒控制理论,针对四轮转向车辆,以横摆角速度跟踪和侧倾角速度反馈为控制逻辑,合理选择加权函数,设计鲁棒控制器和最优控制器抑制车辆侧倾.经仿真比较,设计的μ综合鲁棒控制器更具有良好操纵性能鲁棒性和稳定鲁棒性,对于轮胎侧偏刚度等引起的侧向干扰具有很好的抑制性能,实现传统四轮转向难以实现的主动侧倾操纵控制和跟踪性能.

SWATH船参数不确定模型的建立及μ综合控制研究

通过分析实际工作中SWATH船纵向运动系统存在的不确定性,建立了其参数不确定性数学模型,并采用综合控制方法为其设计了控制器.通过仿真看出,本文建立的参数不确定性数学模型能够满足SWATH船纵向运动的鲁棒性要求,是合理的.在综合控制器的作用下系统不但能保证鲁棒稳定性,而且具有较好的鲁棒性能,能满足SWATH船的工作要求.