H_∞ ROBUST PERFORMANCE DESIGN FOR UNCERTAIN SYSTEMS

This paper considers the robust per formance design problem of the linear systems with both unmodelled dynamics and real parametric uncertainties. We suggest for the first time that the problem can besolved by the H∞ mixed sensitivity method. The main idea is as follows: Firstly, the original problem istransformed into the robust per formance design problem for a pure parameter uncertain system. Then, theresulting problem is reduced to a standard H∞ control problem which can be solved by the H∞ state feedbacksynthesis method or Doyle’s "DGKF" algorithm.

基于H_∞鲁棒控制的挠性卫星姿态控制

针对存在未建模动态、模型参数不确定性和外力矩扰动的挠性卫星,通过选择合适的加权函数将挠性卫星姿态控制问题转化为H∞混合灵敏度问题。采用H∞优化方法设计了鲁棒控制器。最后对卫星姿态控制系统进行了仿真研究,结果表明采用鲁棒控制器的姿控系统较传统的PID控制的姿控系统具有更好的鲁棒稳定性和抗干扰性能。

基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制

交直流混合微网具备交流微网与直流微网各自的特点,可以更加充分地利用各种不同类型的可再生能源发电,满足不同负荷的需要。交直流断面是交直流混合微网中直流区域与交流区域的互联部分。该文提出的基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制,主要控制断面两侧电压并使之稳定。通过构建S/R/T混合灵敏度函数,提高交直流断面抗击交流扰动和直流扰动的标称性能,增强其应对参数摄动的鲁棒性能。通过Matlab/Simulink仿真平台,验证了交直流断面电压H_∞控制器的抗干扰能力与在换流器参数发生变化时该控制器仍可保持良好的控制性能的能力。

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。

基于混合灵敏度函数的H_∞控制器参数模糊优化方法

给出了SISO系统H∞控制器参数优化过程,提出了一种系统性能模糊评价优化设计方法,根据系统动态特性通过模糊优化控制策略动态校正控制器结构参数.结果表明,本方法对模型不确定性具有良好的鲁棒性适应性和动态特性,控制品质优于一般H∞控制和常规PID,Smith预估器.

H_∞混合灵敏度的鲁棒性设计及在挠性系统控制中的应用

标准H∞混合灵敏度设计只能保证系统的鲁棒稳定性和标称性能,而在实际系统中鲁棒性能也是很重要的。基于此,研究了在SISO系统中如何通过H∞混合灵敏度设计,使系统获得与μ综合相当的鲁棒稳定性和性能,得到使用H∞混合灵敏度设计来保证系统鲁棒性能需要满足的一个数量关系。由于挠性系统具有弱阻尼的谐振模态而不易控制,尤其是当谐振频率和阻尼比摄动时,系统的性能更不易保证,以存在挠性摄动的飞行器俯仰角控制为例验证了本文方法的正确性和有效性。

复合摄动系统的H_∞鲁棒性能设计

本文对具有实参数摄动和未建模动态不确定性的复合摄动问题的鲁棒性能设计进行了深入研究，首次提出利用H∞控制理论中的混合灵敏度方法处理某些复合摄动问题的鲁棒性能设计．其思路是：首先将复合摄动问题的鲁棒性能设计转化为参数不确定性系统的鲁棒性能设计问题；然后将这种参数不确定性问题变换成标准H∞控制问题结构；最后利用“DGKF”或状态反馈的方法获得问题的解．

飞机俯仰运动指令驾驶H_∞鲁棒控制器

指令驾驶是第三代战斗机的飞行控制系统中广泛采用的一种基本工作方式,对减轻驾驶员负担和提高驾驶员控制效能有积极的意义。首先介绍了指令驾驶系统的组成结构和工作原理,讨论了利用H∞混合灵敏度方法设计鲁棒控制器的基本算法。然后进行了人机闭环系统建模,并基于H∞混合灵敏度方法设计了指令驾驶系统的指针偏转规律,给出了详细的控制算法和设计步骤。最后,在某型飞机的俯仰运动控制工作方式下,进行了人机闭环系统仿真。

某导弹自动驾驶仪的H_∞控制

简要介绍了复合摄动系统的H_∞鲁棒性能设计方法,并利用这种方法对导弹自动驾驶仪设计问题进行了研究。结果表明,利用本方法所设计的导弹自动驾驶仪的鲁棒性能是令人满意的。

火箭俯仰角控制的H_(∞)混合灵敏度设计

从滤波器设计出发提出了一种实用的构造挠性模型摄动界函数的方法,并分析了鲁棒性能加权函数的频带特性、带宽和增益与系统性能之间的关系。以火箭俯仰角控制为例详细分析了在使用加性不确定性描述系统挠性摄动和考虑扰动频谱的情况下如何通过 H_∞设计混合灵敏度控制器来获得系统的鲁棒稳定性和相应的鲁棒性能。

一类参数不确定大迟延对象的加权混合灵敏度H_∞控制

讨论一类具有参数不确定性大迟延对象的混合灵敏度H∞控制方法。通过选取适合的不确定性权函数、性能权函数和控制权函数,实现系统的鲁棒性能设计。仿真结果表明,采用本方法设计的控制器,使系统具有良好的鲁棒性能和较强的抗干扰性能,并能实现控制输出限幅。

弹性转子磁气轴承系统的H_∞控制

根据有限元法,导出了弹性转子低阶设计模型,针对模型中低阶刚性模式和弹性一阶模式,提出一种考虑H∞控制的鲁棒稳定性和混合灵敏度设计方法。仿真结果表明,对含有弹性模式的低阶模型控制具有良好的稳定性和高衰减度。

双有源桥DC-DC变换器H_(∞)混合灵敏度控制及优化

以双有源桥DC-DC变换器(DAB)为研究对象,针对交直流微网中因可再生能源的波动性和随机性、测量误差、运行工况变化等原因所导致的参数摄动问题,提出基于差分进化算法(DE)优化的H_(∞)混合灵敏度鲁棒控制(H_(∞)-MSC)策略。通过选取合适的加权函数对系统不同频段特性进行规划,得到理想的动态性能及鲁棒性能,并针对加权函数难以选取的缺点,采用DE算法对选择过程进行优化,通过迭代寻优匹配最佳控制器参数,改进H_(∞)-MSC算法。最后,通过半实物实验对比例积分(PI)单移相控制算法和DE-H_(∞)-MSC算法进行对比分析。研究结果表明,DE-H_(∞)-MSC算法能有效增强DAB系统的动态性能和鲁棒性能,可提高微电网系统运行的稳定性。

三轴稳定飞行器姿态控制系统混合LQR-H_∞控制器设计

基于简化的三轴稳定飞行器运动模型设计了线性二次型(LQR)最优跟踪调节器。为消除系统模型的不确定性,由微分几何精确反馈线性化理论设计了LQR输出反馈补偿器;对系统的外加干扰,考虑H∞控制的混合灵敏度设计了混合LQR-H∞控制器。仿真结果表明:该设计方法不仅使姿态控制系统有良好的跟踪特性,而且具一定的抗干扰能力,系统鲁棒性较强。

一种卷绕传输系统的建模、辨识与混合灵敏度H_∞鲁棒控制

介绍了一个由开卷轴、拖动轴、收卷轴和两个张力感应器组成的织物卷绕传输系统的建模及模型的参数辨识,并采用混合灵敏度多变量H_∞鲁棒控制来改善系统的控制性能,减少织物张力与速度之间的耦和。

基于混合灵敏度方法的电动助力转向系统控制

通过对电动助力转向系统进行动力学分析 ,建立了系统的数学模型。为减少模型中的不确定性与抑制路面干扰和传感器噪声对控制误差的影响 ,采用控制理论中的混合灵敏度设计方法 ,并利用 MATL AB中的鲁棒控制工具箱得到了满足干扰抑制和鲁棒稳定性要求的控制器。通过仿真验证了用混合灵敏度方法设计的控制器符合系统性能要求 ,与基于经典控制理论设计的超前—滞后控制器对输出干扰的单位阶跃响应进行比较后 ,证明用混合灵敏度方法设计的控制器具有更好的鲁棒性能。

SISO系统混合灵敏度的鲁棒性能设计

讨论ＳＩＳＯ系统鲁棒性能设计问题，指出只要适当修改不确定性权函数和性能权函数，就可以用混合灵敏度进行鲁棒性能设计。示例说明此设计所得系统的鲁棒性能较好。

导弹过载控制设计方法研究

以导弹纵向通道为例,介绍了导弹的过载控制模型,研究了传统PI/角速度反馈控制、H_∞/混合灵敏度控制,并在大攻角情况下进行了仿真计算。通过比较,可得下面结论:对于传统PI/角速度反馈控制方法,其结构简单、工程上易于实现,但系统响应速度慢,鲁棒性较差;而H_∞/混合灵敏度控制方法,响应速度快,鲁棒性能较好,但控制器阶次较高,工程上较难实现。

确保鲁棒性能的PID控制器参数域的一种确定方法

研究了将混合灵敏度的H∞范数作为PID控制器的鲁棒设计指标时,控制器参数的可行域确定问题.首先将混合灵敏度的H∞范数要求转化为一族复系数多项式的稳定性要求,再加上基本闭环特征多项式的稳定性,通过求解这些含参数多项式的稳定性,解出参数的可行域.在求解多项式稳定性的过程中,采用了推广的Hermite-Biehler定理.

临近空间飞行器的鲁棒控制器设计

采用H_∞混合灵敏度鲁棒控制方法设计系统纵向控制器,引入加权函数,由加权函数直接反映系统的各项性能指标,使被控对象具有较强的鲁棒性。仿真结果表明,在飞行器的整个飞行包线内,设计的H_∞混合灵敏度鲁棒控制器能够使飞行器的响应较快,系统具有较强的鲁棒性。