考虑控制器饱和约束的单杆柔性机械臂鲁棒H∞保性能控制方法

针对单杆柔性机械臂建模误差,控制器饱和及外界扰动的不确定性因素,提出了单杆柔性机械臂的鲁棒H∞保性能控制方法。现有单杆柔性机械臂控制方法多是忽略了其质量对系统性能的干扰,未考虑控制器输入饱和对电机寿命的影响。因此,文章将柔性机械臂的质量作为建模不确定性,然后基于李亚普诺夫函数推导出不确定线性系统鲁棒H∞保性能控制器存在的充分必要条件,将控制问题转换为一个线性矩阵不等式的优化问题。最终使二次性能指标上界或H∞变化范围最小。仿真结果表明,所设计的控制器对于柔性机械臂的振动有很好的抑制效果。

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.

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.

冷连轧机张力系统H_∞混合灵敏度鲁棒控制器设计

针对2030五机架冷连轧机四五机架间张力系统被控对象,利用H混合灵敏度鲁棒控制方法设计了其张力鲁棒控制器。仿真研究结果及与常规PI控制效果的比较表明,所设计的张力鲁棒控制器对前后滑和外界干扰等不确定性具有更好的抑制作用,从而证明了所设计控制器的有效性。

基于遗传算法的超导磁储能装置H_2/H_∞鲁棒控制器设计

提出了应用GA(遗传算法 )设计H2 /H∞ 鲁棒控制器的一般方法。使得在满足闭环系统的H∞ 范数小于指定的工程要求的条件下误差信号的H2 范数最小。该问题可归结为一个带约束条件的极小值优化问题 ,并通过一种改进的遗传算法加以解决。该设计方法能对具有任意控制器结构的控制系统进行参数优化。与传统的鲁棒控制器设计方法相比 ,所提出的方法不仅可以提高控制器的鲁棒性 ,还具有易于进行参数优化的优点。将所提出的方法应用于超导磁储能装置 (SMES)PI型鲁棒控制器的设计 ,时域仿真结果表明所设计的控制器具有很好的鲁棒性 ,在不同的运行工况下均能有效阻尼电力系统的振荡。此外 ,控制器还具有结构简单、易于工程实现的优点。

考虑参数不确定性的主动悬架鲁棒H_2/H_∞混合控制

基于线性矩阵不等式方法,提出了一种新的考虑参数不确定性的鲁棒H2/H∞控制器设计方法,并用于车辆主动悬架设计.假定系统不确定参数是范数有界的,通过引入同一个Lyapunov矩阵来同时满足闭环系统的H2和H∞性能条件,把鲁棒H2/H∞控制器设计转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,进而应用内点法等凸优化技术进行求解.以四分之一车辆模型主动悬架设计为例,进行了数值仿真.结果表明,无论车辆簧上质量是否存在变异,鲁棒H2/H∞控制器均能给出很好的控制效果.

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。

基于LMI的小灵巧炸弹鲁棒H_∞混合灵敏度BTT控制器设计

考虑小灵巧炸弹(SSB)倾斜转弯(BTT)控制器设计问题,以工程应用为目标,取易于测量的量作为状态变量,建立了SSB全状态可测量BTT弹体模型。按照俯仰/偏航通道和滚转通道,取标准弹道上的1个点建立标称模型,其他6个点建立摄动模型,采用双回路控制方法分别设计了BTT控制器。内回路应用线性二次调节器理论,以降低模型不确定性;外回路基于线性矩阵不等式鲁棒H∞混合灵敏度控制理论,抑制有界摄动和干扰。仿真结果表明,设计的控制器具有期望的动态性和稳定性,能够满足SSB控制要求。

冷连轧机液压系统的H_∞混合灵敏度鲁棒控制器设计

以双机架可逆冷连轧机液压APC(Automatic Position Control———位置自动控制)系统为研究对象,建立了相应的轧机液压APC系统的数学模型。采用鲁棒H∞控制的设计方法对参数摄动等的不确定性进行了仿真,结果表明所设计的H∞控制器具有良好的跟踪特性和对参数摄动的鲁棒性。

卫星姿控系统的鲁棒H_2/H_∞混合控制问题研究

针对一类范数有界不确定性卫星姿态采样系统,研究了鲁棒H_2/H_∞控制问题,给出了卫星姿态控制系统鲁棒稳定的充要条件及相应的鲁棒H_2/H_∞保性能状态反馈控制律和最优鲁棒H_2/H_∞保性能状态反馈控制律,控制律的求取通过借助一类线性矩阵不等式(LMI),或通过求取满足线性矩阵不等式约束的优化问题,避免了以往使用Lyapunov矩阵求解的保守性。仿真结果表明,系统在受到扰动后仍然是稳定的。

锥形滚柱式混合磁悬浮轴承次优H_∞鲁棒控制器的研究

介绍了一种新型结构的磁悬浮轴承———锥形滚柱式混合磁悬浮轴承的控制系统和控制原理 ;并对系统建立状态空间数学模型 ;通过H∞ 次优鲁棒控制理论 ,利用MATLAB提供的鲁棒控制工具 ,设计出系统在H∞ 范数边界γ内二次稳定的鲁棒H∞ 次优状态反馈控制器 ;并采用具有强大快速的运算处理能力和精练指令集的DSP(TMS32 0F2 4 0 )

基于遗传算法的涡扇发动机混合H_2/H_∞鲁棒解耦控制

针对航空发动机特性在一定范围内变化的特点,提出了基于遗传算法的混合H2/H∞控制;对H∞控制器采用遗传算法进行H2性能优化,从而设计出满足系统性能要求且鲁棒性强的混合H2/H∞状态反馈控制器;该方法采用排序选择、实数编码与最佳个体保存相结合的实值中间重组、选择算子的交叉算子和实值变异的变异算子,并将惩罚约束加到适应度函数中;通过对某型航空发动机进行控制仿真,结果表明所设计的混合H2/H∞控制器具有良好的H∞性能和H2性能,系统具有较好抗扰性能和动态响应性能。

基于LMI的永磁同步伺服电机的混合H2/H∞鲁棒预测控制器

针对永磁同步伺服电机易受负载扰动及自身参数变化影响的特点,基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI),提出了一种针对永磁同步伺服电机的混合H 2/H∞鲁棒预测控制器设计方法。该控制器在保证永磁同步伺服电机控制系统在负载突然变化时起到抑制作用,既保证了系统的快速响应和稳定性,同时还使该系统对外界以及自身扰动具有较好的鲁棒性。并且,在Matlab/Simulink中进行仿真研究,并且与传统的PI调节器相比较,证明了该控制器的可行性。

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。

基于MATLAB的H_∞鲁棒控制器的设计

简述了 H∞ 鲁棒控制器的基本思想 ,给出了运用 MATLAB鲁棒控制工具箱为假定空间桁架设计 H∞ 鲁棒控制器的设计过程 ,同时也给出了控制器作用下闭环系统的分析结果 ,设计所得到的控制器控制效果非常好 。

直线永磁同步伺服电机位置控制器H_∞鲁棒性能设计

对于直线永磁同步伺服电机 ,提出了一种高精度的H∞ 鲁棒位置控制器。其中 ,使用H∞ 鲁棒控制理论设计反馈控制器 ,在具有模型摄动及外部干扰的情况下 ,保证了闭环系统的鲁棒稳定和鲁棒性能 ;针对被控对象的标称模型设计IP积分 -比例位置控制器 ,以满足位置系统性能要求。设计的控制器既保证了系统的鲁棒性 ,又保证了系统的跟踪性能。仿真结果表明了提出方案的合理性和有效性。

基于LMI方法的机器人LPV鲁棒H_∞控制器设计

对平面两关节直接驱动机器人 ,提出一种同时将闭环极点配置到满足动态响应区域内的变增益 L PV鲁棒 H∞ 控制器设计新方法。利用 L PV的凸分解方法 ,将机器人模型化为具有凸多面体结构的L PV模型 ,然后利用 L MI技术对凸多面体各顶点分别设计满足 H∞ 性能和闭环极点配置的反馈增益 ,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的 L PV控制器。仿真结果验证了该控制器可使机器人随关节位置变化始终具有良好的控制性能。

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.

具有弱磁调速的轧机速度系统H_∞鲁棒跟踪控制器设计

轧机速度系统通常由直流电机驱动,当具有基速以上的弱磁调速时,速度控制系统的开环放大系数将会由于Cmφ的变化和电机转动惯量等参数的摄动而产生较大范围内的变化,且在电流调节器和速度调节器设计时常忽略反电势闭环的影响,因此,速度控制系统具有较大的参数不确定性和一定的模型误差。另外,轧机速度系统的外界轧 制负载扰动具有较大的时变不确定性,因此,为使速度控制系统具有较好的鲁棒稳定性和干扰抑制性能,该文基于内模原理的H∞混合灵敏度控制方法设计了速度鲁棒跟踪控制器。仿真研究结果及与常规PI控制器效果的比较表明,所设计的速度控制系统具有优良的干扰抑制性能和鲁棒稳定性。

H_∞滑模鲁棒励磁控制器设计

电力系统的鲁棒励磁控制模型具有非线性和不确定性等特点。并且,其不确定性不满足匹配条件。该文结合反馈线性化、H干扰抑制和滑模变结构控制,利用反馈线性化技术, 将鲁棒励磁控制模型转化为线性不确定模型;利用H干扰抑制技术, 获得了具有抑制不满足匹配条件干扰能力的动态滑动模态;利用滑模变结构控制,获得了具有完全抑制满足匹配条件干扰的控制律。并设计了H滑模鲁棒励磁控制器。仿真结果表明:文中所设计的控制器能够有效地稳定电力系统。