四旋翼直升机的线性自抗扰与非线性H_2/H_∞混合控制

为实现四旋翼直升机的轨迹跟踪控制,基于线性自抗扰与非线性H_2/H_∞混合控制提出一种非线性鲁棒控制策略。采用拉格朗日—欧拉方程建立四旋翼直升机的非线性数学模型,并将其划分为旋转运动子系统和平移运动子系统。在旋转运动子系统中,选取非线性H_2/H_∞混合控制实现姿态角的稳定控制;在平移运动子系统中,采用线性自抗扰控制完成位置系统的跟踪控制。研究结果表明:在考虑参数不确定性和持续外部扰动的情况下,所提出的控制策略鲁棒性较强,具有较好的跟踪效果和抗扰性能。

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.

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)。

柴油发电机组非线性H_2/H_∞综合控制器

独立电力系统的稳定性主要取决于柴油发电机组的转速和电压响应特性.柴油发电机组控制系统是一个非线性控制系统,转速和电压相互作用,对二者进行综合控制非常必要.为了分析系统的动态特性,首先建立柴油发电机组的非线性数学模型,然后以此为基础设计非线性H2/H∞综合控制器.将直接反馈线性化和混合H2/H∞控制理论相结合应用于柴油发电机组综合控制器的设计,把系统的性能要求转化为标准H2/H∞控制问题,获得了柴油发电机组非线性H2/H∞综合控制律.计算机仿真结果表明,设计的非线性H2/H∞综合控制器有效地提高了系统的动态精度和抑制扰动的能力,改善了独立电力系统的稳定性.

非线性MIMO系统H_2/H_∞模糊输出反馈控制

研究了非线性MIMO系统H2/H∞模糊输出反馈控制问题.采用局部线性化方法,用T-S模糊线性模型逼近非线性系统.在希望的H∞干扰抑制约束下,通过最小化H2控制性能指标,实现了模糊输出反馈次优控制.通过将优化问题转化成特征值问题(EVP),应用线性矩阵不等式(LMI)优化方法求解,简化了问题的求解过程.所设计的闭环系统在平衡点是局部二次型稳定的,系统抗扰性能和动态性能均较好.

线性时变参数系统的混合鲁棒H_2/H_∞控制

研究具有模型参数不确定性和外部扰动的一类系统,即线性变参数系统(LPV)。考虑参数在多胞内变化,系统状态方程可以由多胞矩阵描述,利用H2/H∞范数条件与系统状态空间实现的线性矩阵不等式(LMI)之间的等价性,来求出H2/H∞设计问题的解,同时设计含有极点配置的多胞状态反馈控制器,使闭环系统具有所期望的混合H2/H∞性能和动态特性。给出一个弹簧阻尼器算例进行分析求解,仿真说明了系统的鲁棒稳定性和对脉冲干扰的抑制作用,验证了设计方案的有效性。

基于模糊观测器的非线性MIMO系统H_2/H_∞模糊状态反馈控制

研究了非线性系统H2/H∞模糊状态反馈控制问题.采用局部线性化方法,用T＿S模糊线性模型逼近非线性系统,用模糊观测器重构系统状态.在希望的H∞干扰抑制约束下,通过最小化H2控制性能指标,实现了模糊状态反馈次优控制.通过将优化问题转化成2个特征值问题(EVP),应用线性矩阵不等式(LMI)优化方法求解,使问题的求解大大简化.所设计的闭环系统在平衡点是局部二次型稳定的,系统抗扰性能和动态性能均较好.

不确定线性系统混合H_2 /H_∞ 鲁棒输出反馈控制

解决了在系统状态空间模型的状态与输出矩阵中含有范数有界参数不确定线性系统的混合H2 /H∞ 鲁棒输出反馈控制问题 .所推导的满阶控制器对于所有可容许的参数不确定都能满足给定的H∞ 干扰衰减水平 ,且为最坏情形H2 代价函数提供了一个最优的上界 .所得的结果需要求解一个含有尺度参数的修正代数Riccati方程以及三个含有尺度参数的交叉耦合非线性方程 .而且 ,也给出了一个求解这些含有尺度参数非线性方程的数值算法 .

一类非线性微分代数系统的L_2-增益分析及状态反馈H_∞控制

分析了一类非线性微分 代数系统的 L2 增益 ,并讨论了一类状态反馈H∞ 控制问题 .在一定条件下给出了控制器的设计 ,并保证了闭环指数为 1且零解渐近稳定 .

基于线性矩阵不等式的广义系统非脆弱混合H_2/H_∞优化控制

研究了广义系统非脆弱混合H2/H∞优化控制问题.目的是设计一个带扰动的状态反馈控制器,使得闭环广义系统满足容许性及H∞范数界的同时使得H2范数极小.基于线性矩阵不等式给出了该控制器存在的一个充分条件,同时给出了控制器的设计方法和闭环系统H2范数的极小上界.

非线性变参数系统的混合H2/H∞控制

本文研究了一类非线性变参数系统的混合H2/H∞保性能控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,建立了状态反馈混合H2/H∞保性能控制的可解性条件.该条件是依赖于状态和参数的线性矩阵不等式,显式地体现了系统的时变和非线性特性,通过多项式平方和方法,可以转化为优化问题.特别地,本文构造一种新颖的控制器和Lyapunov范数.在此基础上,研究了基于多项式平方技术的不确定非线性变参数系统混合H2/H∞保性能控制问题.最后,通过倾转旋翼飞行器实例和数值仿真均验证本文方法的可行性和有效性.

线性离散系统的非脆弱混合H_2/H_∞动态输出反馈控制

基于不等式技术研究了线性离散系统的非脆弱混合H2/H∞控制器设计问题.所考虑的控制器具有乘性控制器增益不确定性.设计的动态输出反馈控制器能够保证闭环系统具有渐近稳定性,同时满足混合H2/H∞性能.针对凸多面体结构的不确定线性系统,其结果可推广到鲁棒非脆弱混合H2/H∞控制器的设计当中.最后,通过仿真算例证实了文中所给设计方法的有效性.

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RBF神经网络的一类不确定非线性系统自适应H_∞控制

基于RBF神经网络提出了一种H∞ 自适应控制方法 .控制器由等效控制器和H∞ 控制器两部分组成 .用RBF神经网络逼近非线性函数 ,并把逼近误差引入到网络权值的自适应律中用以改善系统的动态性能 .H∞ 控制器用于减弱外部干扰及神经网络的逼近误差对跟踪的影响 .所设计的控制器不仅保证了闭环系统的稳定性 ,而且使外部干扰及神经网络的逼近误差对跟踪的影响减小到给定的性能指标 .

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。

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。

柴油发电机组非线性H_2/H_∞调速器的研究

船舶电力系统频率的稳定性主要取决于船舶电站柴油机调速系统的转速响应特性.船舶电站柴油机调速系统是一个非线性控制系统,为了分析系统的动态特性,首先建立柴油机调速系统的非线性数学模型,然后以此为基础设计非线性H2/H∞速器.将直接反馈线性化和混合H2/H∞控制理论相结合应用于柴油发电机组调速器的设计,把系统的性能要求转化为标准H2/H∞控制问题,获得了柴油机非线性H2/H∞转速控制律.计算机仿真结果表明,设计的非线性H2/H∞调速器有效地提高了系统的动态精度和抑制扰动的能力,改善了船舶电力系统频率的稳定性.

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.