基于扩展LMI的多目标H_2/H_∞状态反馈控制综合

对于连续时间系统的多目标H2／H∞控制问题通过状态反馈给出了一个新的综合方法。该方法依赖于引入的附加变量,降低了通常条件下基于LMI的多目标控制问题的保守性。新方法应用消去引理(Elimination Lemma)得出扩展的H2性能和H∞性能的LMI约束条件,使得与控制器参数相关的优化变量和系统矩阵之间是独立的,能够使用不同的Lyapunov矩阵变量来处理多目标控制问题,仿真结果验证了新方法的有效性。

基于多目标H_2/H_∞方法的鲁棒飞行控制研究

文中基于线性矩阵不等式(LMI)方法研究了多目标H2/H∞控制在飞行控制系统中的应用,分析了飞行控制系统在同时具有外界干扰和建模误差等不确定性时的多目标H2/H∞状态反馈控制器的设计问题。对H∞、H2和H2/H∞三种控制方法进行对比研究,分析说明了H∞和H2方法应用的局限性。通过对某型飞机纵向飞行控制系统的仿真分析,结果表明多目标H2/H∞设计方法的具有控制增益小、动态性能好、鲁棒性强等特点。

基于LMI的结构振动多目标鲁棒H_2/H_∞控制

研究了考虑建筑结构动力特性具有不确定性的多目标鲁棒H2/H∞控制问题。在设计控制器的过程中,将模型参数(包括质量、刚度和阻尼)的不确定性引入到状态方程的摄动矩阵之中,使得闭环系统对所有允许的不确定性同时满足H∞干扰抑制和最优H2性能。基于线性矩阵不等式优化技术,推导得到了线性矩阵不等式组来求解相应的多目标优化问题,应用MATLAB的线性矩阵不等式工具箱设计了输出反馈控制器。最后对一3层结构进行了振动控制仿真分析,结果表明了所提方法的有效性和优越性。

汽车主动悬架多目标H_2/H_∞混合控制

基于汽车四自由度半车模型设计主动悬架控制系统多目标优化控制律。采用高阶未建模扰动到控制输入传递函数的 H∞ 范数作为鲁棒性能评价指标 ,路面扰动到输出评价信号传递函数的 H2 范数作为 L QG性能评价指标 ,选取加权函数阵对悬架的频域性能指标进行整定 ,设计了多通道多目标优化 H2 /H∞ 混合控制器。仿真结果表明 ,多目标 H2 /H∞ 混合控制方案在保证系统具有未建模鲁棒稳定性的前提下 ,可使汽车获得较好的操纵稳定性和行驶平顺性。

基于遗传算法的主动悬架多目标H_2/H_∞鲁棒控制

利用多目标遗传算法(μMOGA)并结合线性矩阵不等式(LMI)对四分之一主动悬架的混合H2/H∞控制的保守性进行了研究。利用多目标遗传算法对控制增益进行搜索,H2和H∞范数通过解矩阵不等式得到。将基于μMOGA/LMI优化得到的非支配解与多目标控制工具箱的结果进行比较发现:基于μMOGA/LMI的优化结果明显优于多目标控制箱优化结果。利用μMOGA/LMI对四分之一主动悬架进行设计,得到的主动悬架性能指标仿真结果明显优于被动悬架的性能指标。

具有区域极点配置的多目标H_2/H_∞优化控制

提出了一种优化空间自适应调整的多目标遗传算法(ASMOGA),并将其应用于具有区域极点配置的多目标H2/H∞优化控制。ASMOGA算法能够根据种群的质量对优化空间进行自适应调整,同时定义了一种新的辅助罚函数,可以有效处理众多的闭环区域极点约束条件。对某卫星姿态控制系统的仿真结果表明,与线性矩阵不等式LMI方法相比,ASMOGA算法的优化结果具有更小的保守性。

基于多目标进化算法的混合H_2/H_∞优化控制

提出一种用于混合H_2/H_∞优化控制的多目标进化算法.为加快算法的收敛进程,将LMI方法的优化结果作为初始代种群,并采用群体排序、小生境和最优保留等关键技术.仿真结果表明,与LMI方法相比,多目标进化算法的优化结果具有更小的保守性.

一种求解车辆垂向振动系统H_2/H_∞多目标控制的方法

针对车辆减振系统中的目标单一的问题,应用H_2/H_∞控制算法实现轨道车辆减振系统集减振、节能于一体的多目标优化控制。采用6自由度轨道车辆垂向振动模型为控制对象,以得到较好乘坐舒适性和较少能耗为控制目的,选取作动器控制输出力的H_2范数作为能耗指标,以车体浮沉振动位移和加速度、点头振动转角的H_∞范数作为车辆乘坐舒适性指标,设计基于LMI的H_2/H_∞输出反馈控制器。研究结果表明,该控制器能在保证不过多降低车辆乘坐舒适性的同时,能有效降低作动器能耗,较好地解决了车辆舒适性和作动器能耗之间的矛盾。

基于时域和频域特性的多目标H_2/H_∞优化控制

应用基于多目标的克隆选择算法,求解具有稳定极点并满足时域动态性能指标的H_2/H_∞混合多目标控制器.把这一算法应用于汽车四轮转向系统的鲁棒控制器设计中,设计出的鲁棒控制器实现了上述三目标.与用线性矩阵不等式方法解得的控制器相比,这种算法求得的控制器具有更好的性能.

基于有限维YOULA参数化的多目标H_2/H_∞最优控制

讨论了多目标H2／H∞最优控制器的设计问题。针对文献[1]中Scherer提出的基于观测器结构的Youla参数化算法,给出了其解存在的必要条件。并基于此算法,将多目标H2／H∞最优控制器的设计问题转化为可解的线性矩阵不等式(LMI)的凸优化问题。通过对每个综合目标使用独立的Lyapunov函数,降低了系统的保守性。并应用于Benchmark控制器的设计,证明了该方法的有效性。

基于对策论的H_2/H_∞多目标鲁棒控制研究

为保证无人机在飞行过程中同时具有稳定鲁棒性和性能鲁棒性,必须采用H2/H∞混合控制方案。基于对策论的思想,把H2/H∞混合控制问题抽象为两个对局者信息不完全情况下的非零和博弈模型,利用纳什最大最小谈判解原理设计出求解H2/H∞混合控制的一般算法,得到H2/H∞非零和博弈模型的纳什均衡点。以某小型无人机纵向运动模型为研究对象,仿真结果表明通过纳什均衡点设计出的H2/H∞状态反馈控制器能够使系统在保持鲁棒稳定性的前提下获得最优化的动态性能指标,证明了这种思路的正确性和算法的有效性。

基于Q参数优化的环形力矩电机多目标混合H_2/H_∞控制

数控转台用永磁环形力矩电机回转伺服系统采用直接驱动方式后,对负载扰动和参数变化更为敏感,使系统的伺服性能大大降低。采用H2和H∞结合的多目标控制方法,在保证系统动态性能的基础上,可以提高系统的鲁棒性和抗扰性能,以解决快速性和鲁棒性之间的矛盾。为此,采用Q参数优化方法设计多目标混合H2/H∞速度控制器,利用连续系统与离散系统解的一致性,将连续问题转化为离散问题求解。仿真结果表明,与传统H∞速度控制相比,所提出的多目标混合H2/H∞速度控制使永磁环形力矩电机伺服系统对负载扰动及参数变化具有更强的鲁棒性和快速性。

基于H_2/H_∞状态反馈风能转换系统双频环优化控制

:根据风速的多时间尺度特性,在风能转换系统非线性机理模型的基础上,建立风能转换系统的双频模型;并设计了双频环优化控制器,其中低频环采用PI稳态优化控制方法;高频环采用H_2/H∞状态反馈的多目标优化控制。仿真结果表明,基于H_2/H_∞状态反馈的风能转换系统的双频环优化控制方法是有效的,并在多个控制指标之间进行折衷处理。

变速变桨风力发电系统的鲁棒H_2/H_∞多目标控制

应用机理建模方法建立风力发电系统模型。将额定风速以上风电机组功率水平控制问题转化为H2/H∞多目标控制问题,包括混合H2/H∞控制和区域极点配置两个目标,混合H2/H∞实现风电系统输出功率的平滑控制并减小机械载荷;应用区域极点配置满足系统的动态性能指标。利用LMI方法求解得到桨距角鲁棒控制器,实现了风力发电系统功率水平的控制。在MATLAB环境下仿真结果表明,控制器不但能够实现额定风速以上风电机组的恒功率输出控制,而且有效减小了风力发电系统运行过程中的机械载荷。

基于多目标粒子群算法的H_2/H_∞鲁棒控制设计

在多目标的鲁棒控制系统设计中,使用传统方法通常存在一定的保守性。应用粒子群算法研究多目标的鲁棒控制设计问题,提出了基于多目标粒子群算法H2/H∞鲁棒控制设计方法。数值仿真结果表明:与已有的LMI(线性矩阵不等式)方法相比较,用多目标粒子群算法获得的鲁棒控制器具有更好的鲁棒性能指标,降低了鲁棒控制设计的保守性。

基于不确定离散系统广义H_2/H_∞底盘集成多目标控制

提出了一种新的不确定离散时间系统的广义H2/H∞混合控制综合方法,并将其转化为具有较低保守性的线性矩阵不等式组的凸优化问题.考虑车辆前、后轴侧偏刚度参数的不确定性,利用该方法设计底盘集成控制策略,协调控制主动前轮转向系统和主动悬架系统.基于Matlab/Simulink与Carsim联合仿真平台进行典型工况仿真分析.结果表明,设计的车辆底盘集成广义H2/H∞混合控制器能够明显地改善车辆的行驶方向稳定性和防侧翻能力.

基于混合H_2/H_∞控制的电动助力系统转向路感

针对电动助力转向(Electric power steering,EPS)系统存在系统模型、干扰等不确定性,以及对系统动态特性的要求,提出EPS系统混合H2/H∞控制器。在EPS系统及整车2自由度数学模型基础上,以驾驶员获得良好的转向路感、系统具有卓越的鲁棒性和较小的力矩波动为控制目标,构建系统的状态空间方程和增广被控对象矩阵,运用H∞方法极小化系统中各种干扰对被控输出的影响,并在此基础之上应用H2方法对系统进行优化。EPS系统路感仿真结果表明,基于混合H2/H∞控制的EPS系统,综合了H2控制和H∞控制的优点,具有较好的鲁棒性能和鲁棒稳定性,可有效抑制路面随机激励、转矩传感器量测、模型参数不确定等所引起的各种干扰和噪声,使驾驶员获得满意的路感。

基于线性矩阵不等式的环形永磁力矩电机的H_2/H_∞静态输出反馈控制

针对直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机易受负载扰动及自身参数变化影响的特点,文中基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI),设计了一个多目标混合H2/H∞静态输出反馈控制器,该控制器可使闭环系统的极点均落在预先选定的线性矩阵不等式区域D内来实现极点配置。所设计的多目标控制器同时考虑了闭环系统的极点位置和2个重要的鲁棒性能指标(H2和H∞范数),不但保证系统的稳定型和快速性,还使系统对外界及自身扰动具有较强的鲁棒性,在很大程度上解决快速性和鲁棒性之间的矛盾。仿真结果及分析表明,所提出控制器满足高精度直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机伺服系统对快速性和鲁棒性的要求。

基于混合H_2H_∞的集成故障诊断与容错控制研究

研究了一类线性不确定系统的集成故障诊断与容错控制。针对执行机构和敏感器故障,考虑故障诊断结果的不确定性与系统参数的不确定性,分别采用H2和H∞范数作为系统故障诊断和容错控制的性能指标,设计输出反馈混合H2/H∞控制律,运用线性矩阵不等式(LMI)方法求解集成故障诊断与容错控制问题。最后,建立卫星闭环姿态控制系统对算法进行了仿真验证,仿真结果验证了方法的有效性。

汽车四轮转向系统的H_2/H_∞混合控制

为使汽车四轮转向系统具有良好的鲁棒性和干扰抑制性能 ,针对外界干扰 ,对汽车四轮转向系统模型进行了分析 ,并将其转化为H2 /H∞ 控制问题 ,运用Matlab的LMI控制工具箱设计了H2 /H∞ 混合最优控制器。仿真结果表明 ,设计的最优控制器具有良好控制效果。