时滞非线性随机系统的无限时间H2/H∞控制

研究了一类噪声依赖于状态、控制和干扰的时滞非线性随机系统的H2/H∞控制问题。首先,借助于4个耦合的Hamilton–Jacobi方程组(HJEs)得到了带时滞的非线性随机H2/H∞控制存在的充分性条件。然后,基于T–S模糊模型给出了噪声依赖状态和控制的时滞非线性随机系统的H2/H∞控制器的设计方案。控制器的设计可通过求解一组线性矩阵不等式(LMIs)获得,从而避开了求解耦合HJEs的困难。最后,数值仿真算例验证了文中所得结论的有效性。

地震作用下建筑结构的静态输出反馈H2/H∞控制

为了研究地震作用下建筑结构的振动控制问题,基于驱动器饱和特性,提出了一种基于线性矩阵不等式技术的静态输出反馈H 2/H∞控制方法。采用提出的控制策略对一个8层剪切型结构模型进行了数值模拟与分析,并与传统LQR控制方法进行了对比。结果表明,该控制方法能够有效地抑制地震作用下建筑结构的位移和加速度响应,平均控制率要优于LQR方法,说明了该方法的有效性。同时,在实际应用中输出反馈在技术上更易于实现。

基于T-S模糊模型的无人机混合H2/H∞控制

为了实现无人机稳定跟踪期望的轨迹,文章提出一种混合H2/H∞的控制策略,其将四旋翼无人机分为高度、位置和姿态3个子系统,并通过选择合适的前件变量对3个子系统分别建立T-S模糊误差模型,然后采用区间矩阵的方法描述升力系数、阻力系数和转动惯量等不确定项。为了保证无人机在微风等外部扰动的影响下能够稳定飞行,基于线性矩阵不等式方法和极点配置理论,文章设计了D稳定约束的混合H2/H∞控制器。四旋翼无人机的仿真结果验证了该控制策略的有效性。

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。

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.

混合H_2/H_∞鲁棒控制在飞行控制中的应用

利用混合 H2 / H∞ 鲁棒控制技术 ,研究飞机纵向控制系统的综合问题。针对飞机控制系统含有大量的非线性和不确定因素 ,用混合 H2 / H∞ 鲁棒控制方法设计线性状态反馈控制器 ,使飞机控制系统在鲁棒稳定条件下 ,满足一定的性能指标。在国产某飞机纵向控制系统中的应用表明 ,所提出的方法是实用的和有效的。

基于线性矩阵不等式的分散H_2/H_∞控制的次优设计

用线性矩阵不等式 (LMI)方法研究大系统分散 H2 / H∞ 控制问题 ,提出了存在分散H2 / H∞ 状态反馈控制器的参数化定理和两种基于 LMI的设计方法 :直接 LMI方法和迭代 L MI(ILMI)方法 .所获得的控制器具有块对角结构 ,闭环系统稳定且能优化闭环系统的 H2 / H∞ 性能指标 。

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.

不确定离散时间系统的H_2/H_∞最优保性能控制

针对具有两个不同被调输出的一类不确定离散时间系统 ,研究其 H2 / H∞ 状态反馈保性能控制问题。基于线性矩阵不等式处理方法 ,推导出存在 H2 / H∞ 保性能控制律的充分必要条件 ,并用一个线性矩阵不等式的可行解给出了所有保性能控制律的参数化表示。进而通过建立和求解一个凸优化问题 ,给出了 H2 / H∞ 最优保性能控制律设计方法。

直接驱动电动舵机的混合H_2/H_∞控制器设计

介绍了一种基于有限转角力矩电机的导弹电动舵机的组成及工作原理 ,针对直接驱动系统易受负载扰动及参数变化影响的特点 ,利用 H2 控制保证系统动态性能以及 H∞ 控制在对象存在模型及参数不确定性、未建模动态和有界扰动时可以保证系统全局稳定的特性 ,设计了舵机的混合H2 /H∞ 控制器。仿真结果及分析表明 。

基于LMI的广义系统混合H_2/H_∞优化控制

研究了广义线性系统的混合 H2 / H∞ 状态反馈优化控制问题。设计一个混合 H2 / H∞ 状态反馈控制器 ,在满足闭环系统的容许性及 H∞ 范数界的同时使得 H2 范数极小。利用线性矩阵不等式 ( L MI)方法得到该控制器存在的一个充分条件 ,并且给出闭环系统 H2

车辆主动悬架的混合H_2/H_∞最优保性能控制

考虑车辆悬架模型的参数不确定性,运用基于线性矩阵不等式(LMI)和多目标技术的混合H2/H∞最优保性能控制理论,提出了2自由度1/4车辆模型的最优状态反馈控制律。通过仿真一个具有悬架刚度和悬架阻尼不确定性的车辆悬架例子,检验了此控制律的鲁棒性,并且分析了干扰抑制度分别对H2和H∞性能参数的影响。

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。

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.

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.

基于区域极点配置的汽车主动悬架H_2/H_∞控制

利用混合H2/H∞控制方法设计了某重载车辆悬架控制器。以此种方法设计出的控制器,通过H∞控制指标保证被控对象约束输出传递函数的无穷范数低于适当γ值的同时,最小化一个给定的H2性能指标函数,较好的解决了悬架系统性能和系统鲁棒性之间的折衷优化控制问题,同时,通过将闭环极点配置在指定位置,保证了系统的动态性能,结果显示,通过将单一范数(H2或H∞)控制方法改进为混合范数H2/H∞控制方法,强化了每种范数各自的优势,系统综合性能品质得到了保证。

具有时延的参数不确定主动悬架广义H_2/H_∞控制

提出了一种新的综合考虑系统的输入时延和参数不确定性的广义H_2/H_∞混合控制器设计方法,并将其用于车辆主动悬架设计.假定作动器时延是一个已知其边界但不确定的恒定的量,且系统的不确定参数是范数有界的.针对悬架设计需求,分别用H_∞和广义H_2性能评价指标反映车身加速度和机械结构设计约束.通过定义一个李亚普诺夫函数来同时满足闭环系统的两个性能指标,将广义H_2/H_∞混合控制器设计转化为线性矩阵不等式的求解.用两自由度1/4车悬架模型进行仿真,结果表明:不论是否存在有界时延和车身参数变异,控制器始终能给出很好的控制效果.

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.