基于遗传算法的混合降阶H_2/H_∞控制器

讨论了混合降阶H2/H∞控制器的设计问题,提出了应用遗传算法设计混合降阶H2/H∞控制器的一种方法.通过遗传算法对次优H∞降阶控制器进行H2性能优化,设计出鲁棒性既强又满足系统性能要求的混合降阶H2/H∞控制器.它分别在H∞降阶和H2性能优化中两次应用遗传算法,遗传算法采用实数编码形式,其算子分别选用排序选择和最佳个体保存相结合的选择算子、实值中间重组的交叉算子及实值变异的变异算子.利用国产某型飞机对该方法进行仿真,其结果表明得到的混合降阶H2/H∞控制器具有良好的H∞性能和H2性能.

混合H_2/H_∞控制问题的降阶控制器

考虑混合H2/H∞控制问题的降阶控制器的设计问题.基于线性矩阵不等式(LMI),分别给出了连续和离散情形下混合H2/H∞问题的降阶控制器的设计.

汽车主动悬架系统H_∞控制器的降阶

基于整车模型设计的主动悬架控制系统,控制器阶数往往较高.在保证主动悬架闭环系统性能的情况下如何尽可能地降低控制器的阶数,是有待解决的问题.本文首先建立汽车7自由度整车悬架模型.针对人体敏感的振动频率范围,设计汽车主动悬架H_∞控制器.在此基础上采用Hankel范数最优降阶法对所设计的高阶控制器进行降阶研究,与模态截取法、均衡截取法进行比较,结果显示Hankel范数最优降阶法能获得更好的降阶效果.对采用降阶和全阶控制器的主动悬架系统进行仿真的结果表明,Hankel范数最优降阶法在较大程度地降低控制器阶数的同时,闭环系统频域和时域特性没有明显降低且汽车乘坐舒适性良好.

基于遗传算法的混合H_2/H_∞状态反馈控制器

提出了应用遗传算法设计混合H2/H∞状态反馈控制器的一种方法.通过遗传算法对H∞控制器进行H2性能优化,从而设计出鲁棒性强并满足系统性能要求的混合H2/H∞状态反馈控制器.该方法采用实数编码、排序选择与最佳个体保存相结合的选择算子、实值中间重组的交叉算子和实值变异的变异算子,并在适应度函数中添加惩罚约束.对国产某型飞机进行仿真,结果表明得到的混合H2/H∞状态反馈控制器具有良好的H∞性能和H2性能.

基于线性矩阵不等式的奇异H_∞控制问题的降阶控制器

本文基于线性矩阵不等式方法研究了广义对象既具有无穷远零点又具有有限虚轴零点的奇异Ｈ∞问题的降阶控制器设计问题．对于所述广义对象，本文指出：若Ｈ∞控制问题可解，则它必存在降阶控制器．并给出了可行的降阶控制器设计方法．

利用稳定零点构造降阶H_∞控制器的方法

现有的针对奇异情形的H∞降阶控制器的基于线性矩阵不等式(LMI)的构造算法仅利用了系统不稳定的不变零点,而没有利用系统的稳定零点.本论文试图通过对系统矩阵A引入不确定性来利用这些稳定零点,即将奇异系统矩阵A变为A0+αI(α<0),以A0代替A和系统的其它部分构成新系统,从而使得原来系统的稳定零点成为新系统的不稳定零点,进而使用降阶控制器算法得到低阶控制器.一个简单的算例表明了该方法的有效性.

混合H_2/H_∞鲁棒控制器设计

在状态空间描述下,定义了混合H2/H∞控制的完整信息、完整控制、干扰顺馈、输出估计这4种典型情况.在二次稳定意义上,讨论了混合H2/H∞的性能指标,及这4种典型情况的混合H2/H∞线性反馈控制器设计,给出了充分必要条件.在典型情况分析的基础上,研究一般意义上的混合H2/H∞反馈控制器设计.H2和H∞的干扰输入阵及性能评价函数各不相同时的混合H2/H∞反馈控制器,与H2和H∞控制器设计相似,归结为解两个Riccati方程.但这两个Riccati方程含有参数,最优解要通过搜索这两个参数得到.结果包含了单纯的H2和H∞设计,可看作是H2,H∞和混合H2/H∞的统一设计方法.最后通过一个简单的例子,说明了控制器设计方法的可行性.

固定结构混合H_2/H_∞控制器参数的全局优化

首先运用增广 Hermite- Biehler定理 ,解析地给出使任意给定 (稳定或不稳定 )被控对象闭环稳定的控制器参数取值域 .然后 ,在该参数取值域内运用遗传优化算法得到了满足指定混合 H2 / H∞ 性能指标的 Pareto最优控制器参数值 .仿真例子验证了该方法的有效性 .

基于频率加权左互质分解的汽车悬架H_∞控制器降阶研究

建立了7自由度汽车整车悬架模型,考虑人体对垂直和旋转方向振动的敏感频率范围,设计频率加权的H∞控制器。进而在选取特定加权矩阵保证降阶闭环系统稳定前提下,应用基于频率加权左互质分解的控制器降阶方法,对所设计的高阶H∞控制器进行降阶。仿真结果表明,控制器的阶数能够被较大程度地降低,而闭环控制效果损失很小,证明了频率加权左互质分解控制器降阶方法的有效性。

基于遗传算法的降阶H_∞控制器

考虑一类线性时不变连续动态系统,应用遗传算法给出其降阶H∞控制器的设计方法·用线性矩阵不等式给出控制器存在的充要条件,把秩约束作为遗传算法的目标函数,通过对目标函数的全局搜索,得到控制器的最小阶次nk及相应的正定矩阵参数(X,Y),进而设计出降阶H∞控制器·遗传算法采用实数编码,排序选择和最佳个体保存相结合的选择算子,实值中间重组的交叉算子,实值变异的变异算子·仿真结果表明,所提出方法可达到与MATLAB设计的全阶H∞控制器的相同控制效果,且具有阶次低、易于工程实现的特点·

基于自适应遗传算法的奇异离散系统降阶H_∞控制器

考虑一类奇异离散系统,应用自适应遗传算法给出其降阶H∞控制器的设计方法。通过对目标函数的全局搜索,得到控制器的最小阶次及相应的正定矩阵参数,进而设计出降阶H∞控制器。仿真表明,所提出方法不论对非奇异系统,还是奇异系统都可以得到降阶H∞控制器,且控制器易于求解。

舰载机纵向自动着舰导引系统H_∞降阶控制器设计

利用H∞控制理论设计飞机纵向着舰导引系统时,主要问题是控制器阶数过高,机载计算机难以承受。采用基于稳定准则的加性降阶法,设计了某型飞机纵向着舰导引系统H∞降阶控制器。仿真结果表明,所设计的降阶控制器可完全满足着舰系统对抗扰和精确跟踪的要求。

弹性飞机的混合H_2/H_∞最优PID控制器设计

针对弹性飞机强鲁棒性、低阶次、低增益鲁棒控制器的设计问题,以某弹性飞机12阶模型为研究对象,研究了基于弹性飞机降阶模型的混合H2/H∞最优PID控制器的设计。首先基于平衡截断法得到了6阶降阶模型。然后,根据全阶模型和降阶模型的频域降阶误差选取了合适的鲁棒加权函数。之后,给出了系统跟踪误差的H2范数的一种简化计算方法用于计算H2范数优化设计指标。最后使用粒子群优化算法进行了混合H2/H∞最优PID控制器参数的优化得到了最优PID控制器。仿真结果表明,与H∞混合灵敏度控制器相比,混合H2/H∞最优PID控制器阶次更低,并能同时镇定参数和非参数两种不确定性具有更强的鲁棒性;对弹性形变有较好的抑制作用,对刚性模态也取得了很好的控制效果。

基于H_∞参数化控制器的H_2/H_∞混合控制器设计

基于广义被控系统模型,考虑SISO系统H2/H∞混合控制器设计问题。利用H∞标准控制问题的参数化形式的解提供的自由度,进行系统H2性能的设计,从而得到既满足H2性能又满足H∞性能的H2/H∞混合控制器。具体算例说明该方法实用有效。

混合H_2/H_∞控制的典型系统及其反馈控制器设计

本文给出了混合H2/H∞控制的完整信息、完整控制、干扰顺馈、输出估计这四种典型情况的描述、在二次稳定意义上的混合H2/H∞性能指标下,讨论了这四种典型情况的混合H2/H∞线性反馈控制器设计,给出了充分必要条件。这四种典型情况的最优混合H2/H∞线性反馈控制器设计,归结为解一个带有参数的Riccati方程,且仅解一个Riccati方程。该Riccati方程随参数变化,包含了单纯的H2和H∞设计,可看作是H2、H∞和混合H2/H∞的统一表达式。最后通过一个简单的例子,说明了本文的方法。

基于LOMOGA的降阶H_∞控制器的设计

针对降阶H∞多目标控制器的设计问题,本文提出了基于局部正交多目标遗传算法(LOMOGA)的降阶H∞控制器的设计方法。该方法结合局部正交优化和改进多目标遗传算法,解决了多目标遗传算法局部搜索能力较差的问题,达到了对H∞控制器的结构和参数同时优化的效果,提高了降阶H∞控制器的动态性能和鲁棒性能。仿真结果表明,该方法不仅具有较强的全局和局部搜索效率,而且搜索结果具有较高的精度、更好的分布均匀性和多样性。

基于Luenberger观测器的降阶H_∞控制器的设计

本文主要研究了基于Luenberger观测器的H∞降阶控制器的设计问题,该观测器是干扰解耦的。首先利用LMI方法提出了求解H∞状态反馈增益的充要条件,然后对该控制器进行渐近降阶观测,基于Sylvester矩阵方程的显示通解的参数化设计方法,实现了线性系统的降阶H∞控制器的设计,最后给出了相应的降阶H∞控制器设计算法。

基于动态输出反馈控制器的时滞Lurie控制系统的H_2/H_∞混合控制

对于一类时滞Lurie控制系统,利用Lyapunov-Krasovsklii泛函、线性矩阵不等式(LMI)方法、变量替换法和Schur补引理研究了该系统的动态输出反馈H_2/H_∞混合控制的分析与设计方法,给出了该系统是渐近稳定的,具有H_∞性能、H_2性能和动态输出反馈H_2/H_∞混合控制器存在的一个充分条件,并通过数值例子验证了所提设计方法和所得结论的正确性.

基于H2/H∞混合优化的锅炉汽温分数阶PIλDμ控制

针对分数阶控制系统参数整定方法不够成熟的问题,提出一种优化确定分数阶PIλDμ控制器参数的方法.同时考虑跟踪性能、抗干扰能力及鲁棒性的要求,基于H∞性能指标约束下的H2性能指标极小化,采用粒子群优化算法寻优,得到符合H2/H∞混合性能指标的最优PIλDμ控制器参数,并将其应用于循环流化床锅炉汽温的分数阶PIλDμ控制器参数设计.结果表明:所设计的控制器具有良好的定值跟踪能力、抗干扰性能及较强的鲁棒性.