基于混合H2/H∞滤波信息融合的室内定位算法

在接收信号强度指示(RSSI)指纹定位与行人航位推算(PDR)组合室内定位模型中,针对噪声误差和模型误差对融合定位的影响,提出了一种基于混合H2/H∞滤波的融合定位方法。由于室内信号存在多径传播、衰减、非视距(NLOS)的影响以及传感器精度问题,系统或观测噪声往往不符合卡尔曼滤波(KF)的假设前提,造成滤波稳健性差。H∞滤波不对噪声特性和模型误差做出假设,具有一定抗干扰能力,但由于结果保守,精度略低。混合H2/H∞滤波同时兼顾了二者的特性,在精度和鲁棒性提供一种均衡。通过仿真实验对比这3种滤波的融合定位性能。实验结果表明:混合H2/H∞滤波有效提高了指纹/PDR组合室内定位系统的精度和鲁棒性。

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。

不确定系统混合H_2/H_∞鲁棒控制的直接迭代LMI方法

设计多胞型不确定系统的控制器时,引入附加变量能够减小设计保守性,但这会使线性矩阵不等式(LMI)的维数大大增加,控制器难以求解.本文阐述了一种基于直接迭代线性矩阵不等式(DILMI)方法的混合H2/H∞鲁棒控制方法.首先借助于仿射二次稳定理论将整个多胞型不确定集合的稳定性问题转化为该集合各顶点的稳定性问题.利用参数依赖Lyapunov方法,给出了一个保证系统鲁棒稳定,并满足混合H2/H∞性能指标的充分条件.随后采用DILMI算法实现了Lyapunov变量和控制增益的解耦,无需引入附加变量就能够求解充分条件中的非凸优化问题.最后,关于F-16多胞型模型的飞行仿真验证了该方法的有效性.

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.

基于多步控制策略的混合H_2/H_∞鲁棒预测控制器设计

针对具有外界扰动的线性定常(Linear time invariant,LTI)系统,本文研究了其鲁棒预测控制器(Robust model predictive control,RMPC)的设计方法.设计采用了混合的H2/H∞控制方法以有效地兼顾系统的抗干扰能力和闭环控制性能.同时,为了降低设计的保守性,设计利用闭环多步控制策略以扩大控制器的可行范围,改善系统控制性能.进而,为了便于实际实施,提出该RMPC的简化设计,通过将大部分在线计算量离线完成以降低鲁棒预测控制器的在线计算量.

增强电动助力转向系统抗干扰性能的混合H_2/H_∞控制

根据纯电动大客车电动助力转向(EPS)系统工作的具体要求,开发了适合电动大客车EPS系统使用的循环球式转向器,并建立了其动力学模型。针对EPS系统存在模型、干扰、噪声等不确定性,以及对系统鲁棒性和动态特性的要求,运用加权指标方法设计和优化了混合H2/H∞控制器,并进行了仿真分析。结果表明:基于混合H2/H∞控制的EPS系统可有效抑制路面随机激励、转矩传感器噪声以及减少转向盘振动,使驾驶员获得较满意的路感。台架试验表明:提出的控制方法是有效可行的,设计的EPS系统可有效改善大客车的操纵稳定性。

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。

一类非线性动态系统的混合H_2/H_∞模糊输出反馈跟踪控制

讨论一类非线性动态系统的混合H2/H∞模糊输出反馈跟踪控制问题。首先利用T-S模糊模型对系统进行建模,然后设计基于观测器的控制器,使跟踪误差尽可能的小,并且对于任何有界参考输入,满足给定的H∞跟踪性能,以及在满足给定的H∞跟踪性能下,达到H2次优控制性能,最后将观测器与控制器的设计问题转化为EVP(特征值问题)。

H_2/H_∞混合控制在双振动台解耦控制中的应用

研究了基于Η2 /Η∞ 混合控制的振动台解耦控制器的设计方法 ,用缩减了高阶模态的降阶模型所设计的控制器对原系统进行解耦控制 ,引入了模型不确定性 ,克服了传统的基于模型逆的解耦控制系统鲁棒性能较差的缺点。利用双自由度控制结构的特点 ,将问题分解为Η2 和 H∞两个最优控制器的设计过程 ,简化了问题求解的复杂性 ;通过整形技术提高了解耦控制的效果。与单步设计方法相比 ,这一双步设计方法更容易实现也更具有灵活性 ,能进一步提高系统的控制性能。仿真结果表明混合Η2 /Η∞解耦控制方法不仅具有良好的解耦性能 。

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。

混合H_2/H_∞鲁棒控制在飞行器控制中的应用

利用混合H2/H∞鲁棒控制技术设计了某型飞行器运动控制系统。用小扰动方法对飞行器非线性运动控制系统进行线性化,之后建立了混合H2/H∞鲁棒控制问题的系统模型,设计了H2/H∞鲁棒控制器,使飞行器运动系统有较大的鲁棒稳定性同时满足一定的鲁棒性能要求。仿真结果表明,系统具有满意的鲁棒稳定性和闭环噪声抑制性能。

机载布撒器多胞变增益混合H_2/H_∞控制

针对机载布撒器俯仰通道,提出一种设计多胞变增益混合H2/H∞输出反馈控制器的新方法。通过引入滤波器,得到易于利用多胞技术设计变增益控制器的俯仰通道增广对象,将其凸分解为多胞表示。利用多胞特性将整个控制器的设计转化为对胞体顶点控制器的设计,利用LMI方法对各顶点分别设计满足混合H2/H∞性能指标的输出反馈控制器,综合各顶点控制器得到具有多胞结构的全局变增益控制器。仿真结果验证了该控制器具有良好的性能。

主汽温系统混合H_2/H_∞最优PID控制

针对火电厂主汽温控制系统非线性、大惯性、参数不确定以及存在未知干扰的特点,设计了混合H_2/H_∞最优PID控制方案。该方案在系统闭环稳定的前提下,给出H_∞性能的乘性摄动边界和PID控制器参数的有效范围。为了获得最优的性能指标,提出一种改进的引力搜索算法,利用典型测试函数验证了算法的有效性,并将该算法应用于主汽温系统的混合H_2/H_∞最优PID控制器参数优化。仿真结果表明,优化后的主汽温控制系统具有良好的控制品质,可以克服未知扰动,并且具有较强的鲁棒性。

T-S模糊系统H_2/H_∞混合控制器设计的LMI方法

应用线性矩阵不等式(LMI)方法研究T-S模糊系统的H2/H∞混合控制器的设计问题.首先针对T-S模糊系统分别设计H2和H∞控制器;然后以线性矩阵不等式的形式给出T-S模糊系统H2/H∞混合控制器存在的充分条件及相应的控制器设计方法.在给定的H∞干扰约束下,通过优化H2控制性能指标实现了模糊状态反馈次优控制.最后通过例子验证了所给出的H2/H∞混合控制器设计方法的可行性和有效性.

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.

机器人混合H_2/H_∞自适应控制

针对刚性机器人在参数摄动以及外界干扰情况下的跟踪控制问题 ,提出了一种具有混合H2 /H∞ 性能指标的自适应控制方法 ,混合 H2 /H∞ 控制的性能指标保证了系统对外界干扰在一给定的干扰衰减度下具有鲁棒稳定性的同时 ,还能使系统达到良好的动态性能 ,满足一定的 H2 的最优性能指标 .文中加入了自适应控制 ,使得系统在满足 H2 /H∞ 性能指标的同时 ,还加强了系统对参数不确定性的补偿 .仿真表明本文方法的有效性 ,特别是出现参数不确定时 。

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 .

建筑结构振动主动控制的H_2/H_∞混合凸优化方案

在地震信号和建筑结构系统的范数分析基础上,使用了混合控制优化指标J作为优化目标,并给出其物理含义·针对H2控制方案和H∞控制方案的优缺点,通过LMI凸优化方法求解混合控制器,给出了在给定γ值的前提下极小化指标J的H2/H∞混合控制方案,并给出了仿真算例·

一类非线性系统的模糊可靠H_2/H_∞混合控制器设计的LMI方法

基于T-S模糊模型,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,研究一类非线性系统的模糊可靠H2/H∞混合控制器设计问题.首先,分别以LMI形式给出了系统模糊可靠H2及H∞控制器存在的充分条件和控制器设计方法;然后,给出系统混合H2/H∞性能的可靠控制器设计方法,所设计的控制器使得故障闭环系统二次稳定,同时满足H∞性能,且优化系统的H2性能指标;最后,通过数值例子验证了结论的正确性和控制器设计方法的有效性.

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.