H2/H∞最优的内模控制器设计

本文针对单输入单输出(SISO)对象提出了H2/H∞最优的内模控制器设计方法,这种方法能使系统的模型输出误差最小化.对多输入多输出(MIMO)对象,则采用H2优化法进行前馈补偿解耦,对解耦后的系统,便可应用SISO的方法控制.

典型不稳定时滞对象的H_∞最优灵敏度控制

针对典型不稳定对象推导了 PID控制器整定公式 .设计过程分为两步 .首先根据闭环系统内稳定的定义推出镇定系统的充要条件 ,然后定义 H∞ 最优性能指标 ,利用有理近似逼近控制对象中的纯滞后进行控制器推导 .

H_∞最优性能指标的连续性问题

对 Gahinet提出的 H∞ 最优性能指标的不连续性进行了分析 ,指出这不连续性是由于 H∞ 控制器的存在条件不同和可能的零极点对消造成的 .还指出 ,方法不同并不能改变设计中存在的问题 ,对奇异 H∞ 问题 。

基于多频H_∞最优观测器的航天器故障诊断

针对航天器姿态控制系统中的陀螺故障,利用控制输入信息,依据故障信号频率,使用LMI分别设计多组H∞最优故障观测器。该方法无需其他测量校验,能够克服传统诊断方法对星敏感器的依赖;同时扩展H∞观测器的设计自由度,降低惯量不确定性对系统诊断精度的影响。在Matlab/Simulink环境下对航天器姿态系统进行了仿真,仿真结果表明:提出的控制算法处理航天器陀螺故障问题的有效性和可行性。

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。

基于平方和方法的H_∞最优励磁控制

为了改善电力系统在干扰信号下的稳定性,在单机无穷大电力系统的基础上,提出了一种基于平方和方法的H_∞最优励磁控制设计方法。本文电力系统属于非多项式系统,而所提方法利用泰勒公式将非多项式系统等效转化为多项式系统,并保留高阶无穷小项。在给定扰动抑制率,以及利用平方和方法构造Lyapunov函数、控制器参数优化方面的优势前提下,可以将哈密顿-雅克比-伊萨克等式问题松弛为不等式约束表示的最优问题,最终结合策略迭代方法,实现了H_∞最优励磁控制器设计,提高了仿真的真实度。仿真结果表明所设计最优控制器可以有效改善系统性能,增强系统抗干扰能力。

基于H_∞最优灵敏度的串级控制研究

针对工业过程控制中普遍存在的容积对象,设计了一种二自由度的控制系统。副回路采用内模控制器,可以有效、快速地消除二次干扰;主回路以最优灵敏度为设计指标,由H∞最优控制理论得到主控制器整定参数,并化简成标准的串级控制结构。控制对象采用双容水箱,Simulink仿真结果表明,该算法在设定值跟踪、负载扰动抑制及系统鲁棒性等方面的性能指标均取得了良好的效果。

TS模型和H_∞观测器在卫星故障诊断中的应用

针对卫星姿态控制系统中的陀螺故障,分别在先验变量已知和未知两种情况下设计了基于TS模糊模型的H∞最优故障观测器,并证明了两种情况下H∞最优故障观测器的可行性.最后通过数学仿真验证所提出的故障诊断方法的有效性,并对两种H∞故障观测器的性能和实用性进行了综合比对.

六腿滚动式奔跑机器人的控制器设计

讨论了一种欠驱动六腿滚动式奔跑机器人的控制律设计问题.考虑存在外部干扰和模型参数不确定的影响,在机器人俯仰和横滚2个方向上分别提出了鲁棒H∞最优和滑模变结构控制策略.首先,对机器人俯仰和横滚2个方向上分别建立动力学模型,并通过线性化近似转化为状态空间方程;其次,设计鲁棒H∞最优控制器和滑模变结构控制器,以考虑机器人模型的参数不确定性,并对外部干扰进行有效抑制;最后通过数值仿真进行了验证.

一种可保证瞬态特性的改进的鲁棒模型参考自适应控制

针对典型的鲁棒模型参考自适应控制中瞬态性能无法得到保障的问题,提出一种改进的鲁棒模型参考自适应控制器.该控制器在标准的鲁棒自适应控制中加入H∞补偿器,以抑制闭环自适应系统中参数估计误差和不确定扰动对系统输出跟踪性能造成的不利影响.理论分析和仿真验证表明,所提出的控制器不但保留了典型鲁棒模型参考自适应控制的理想特性,并且通过设计适当的H∞补偿器使得闭环系统的瞬态性得到了较大的改善,其改善的程度依赖于H∞补偿器性能指标的大小.