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。

基于μ分析的鲁棒控制器在磁悬浮轴承中的应用

针对磁悬浮轴承电磁力线性化和位移传感器温漂现象等不确定性,建立了考虑参数不确定性的磁悬浮轴承-转子系统的摄动模型,基于该模型设计了一种基于结构奇异值μ分析的鲁棒控制器并进行仿真分析,结果表明控制器降阶前后转子能稳定悬浮在平衡位置,且对正弦干扰有一定抑制作用。在转子试验台上进行了悬浮和激振试验,结果表明:与传统PID控制方法相比,μ综合控制下转子起浮调节时间缩短了95%,稳定时抵抗内部激振扰动的能力均有较大改善,且在0.5 mm,40 Hz和0.5 mm,60 Hz正弦干扰下,μ综合控制下转子位移幅值分别降低了36.4%和40%,说明考虑模型参数不确定性情况下设计的μ综合控制器使系统具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。

涡轴发动机时延鲁棒串级PI控制器设计

针对涡轴发动机分布式控制系统中存在时延导致系统性能退化的问题,利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了时延鲁棒串级PI控制器。先利用内模控制(IMC)方法得到涡轴发动机串级控制器内、外环的PI控制器结构;再利用频域回路成形的方法给出保证系统具有期望性能的LMI形式约束条件;利用梯度近似的方法通过劳斯-赫尔维茨判据得到保证系统稳定的控制器参数约束条件;最后,在基于TrueTime的涡轴发动机分布式非线性仿真平台上进行数字仿真。仿真结果表明:在0.04 s时延条件下,当功率需求下降5%时,系统的调节时间小于5 s,功率涡轮转速超调不超过0.5%,且其最大燃油变化率只有传统串级PI控制系统的67%;设计的控制器能有效应对涡轴发动机分布式控制系统中存在的时延问题,同时能够以更小的代价保证系统具有期望的性能。

区域间联络线上的STATCOM的鲁棒控制器设计

针对互联电力系统的弱阻尼问题,该文为装设在区域间联络线上的静止同步无功补偿器(STATCOM)提出了以阻尼区域间振荡为目标并保证电压稳态精度的鲁棒控制设计方法。该法基于STATCOM的一阶电流源模型,将装有STATCOM的多机系统等值为两机三母线,由此建立了综合考虑机电振荡和电压动态的四阶模型;然后运用反馈线性化方法和H∞控制理论设计了考虑干扰影响的鲁棒控制器。依据所设计的控制器分别在一个四机示例系统和四川省网实际系统中进行了计算机仿真,结果证明了该文所提出的控制器能有效地阻尼区域间振荡,提高传输容量。

柔性机械臂系统双时标模型的H∞鲁棒控制

为了减小柔性机械臂转动时的振动和调节时间,实现柔性机械臂的精确控制,设计了自适应滑模-H∞鲁棒组合控制器。使用奇异摄动法建立了柔性机械臂系统的双时标模型。对于慢时变子系统,设计了幂次随系统状态自适应调整的趋近律,得到了基于自适应滑模变结构的慢时变子系统控制方法;对于快时变子系统,考虑到模型不确定问题,设计了γ次优H∞鲁棒控制器;将自适应滑模控制器与H∞鲁棒控制器进行组合,得到针对双时标模型的组合控制器。经仿真验证,对于刚性机械臂的阶跃输入,自适应滑模控制器的调节时间和超调量小于传统幂次趋近滑模控制器;对于模型不确定的柔性机械臂系统,组合控制器的振动幅度小、调节时间短、鲁棒性强,验证了H∞鲁棒控制器在柔性机械臂控制中的优越性。

含时滞的参数不确定主动悬架离散系统鲁棒控制

针对主动悬架存在传输时滞和参数不确定性的控制问题,设计了含时滞的参数不确定鲁棒控制器。首先,运用线性分式变换方法推导出含时滞的参数不确定主动悬架状态空间方程,采用零阶保持器取值处理和双线性变换,建立主动悬架离散控制系统模型。其次,以车身垂向加速度为车辆悬架系统的最优化输出目标,采用Lyapunov泛函方法,推导出系统渐进稳定的鲁棒控制器充分条件,得到满足最优H∞性能指标约束的反馈控制律,再通过求解线性矩阵不等式获得控制器参数。最后,进行数值算例仿真,结果表明,相较于只考虑时滞的控制器,含时滞的参数不确定鲁棒控制器具有更好的控制效果和鲁棒性,且受采样周期与不确定参数的耦合影响较小。

基于人工鱼群算法的鲁棒PID控制器参数整定方法研究

本文首先分析了采用极小—极大原理设计鲁棒PID控制器的方法 ,指出这是一类复杂非线性且非单鞍点的优化命题 ,常规优化算法通常不能有效的求解 .随后提出了采用人工鱼群算法进行参数整定的方法 .最后对典型问题进行了仿真研究 .结果表明 ,人工鱼群算法具备分布并行的寻优能力 ,对初值不敏感 ,能够快速对鲁棒PID的参数进行整定 ,整定后的PID控制器具有良好的控制效果 .

超导储能装置的非线性鲁棒控制器设计

首先讨论了超导储能装置 ( SMES)建模问题 ,根据 SMES样机实验结果 ,构造了 SMES的二阶鲁棒模型 ;然后在单机无穷大系统中 ,得到了含 SMES的电力系统非线性鲁棒模型。进一步 ,基于反馈线性化方法将系统线性化 ,再利用线性 H∞ 理论求得 SMES的鲁棒控制规律。最后 ,用数字仿真检验控制规律的有效性。结果表明在各种工况下 ,SMES的非线性鲁棒控制器均可使系统在受到大干扰后迅速恢复正常运行 ,并显著提高系统的暂态稳定极限 ,从而提高系统的输电能力。

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 。

参数及延迟摄动过热汽温系统鲁棒控制器的设计

利用串级控制系统特点，对导前区及惰性区具有多个参数及延迟摄动的锅炉过热汽温鲁棒控制器的设计进行了研究。讨论了权函数的选择，求解了鲁棒PID控制器。仿真结果表明，用本文方法设计的过热汽温控制系统比常规的PID控制具有较好的鲁棒性能。

基于线性化的发电机励磁鲁棒控制器

结合非线性系统线性化技术和鲁棒控制理论 ,研究了具有不确定性的非线性的单机—无限大电力系统 ,讨论了以反馈线性化为基础的鲁棒励磁控制器 ,给出了励磁控制器的形式 ,并讨论了一个实例及其控制效果。

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。

非线性汽门控制器的自适应鲁棒逆推设计

针对带有内部及外部扰动的汽轮机调速系统,使用自适应逆推方法构造出调速系统的存贮函数,进而同时获得非线性L2增益干扰抑制控制器及参数替换律。该控制器在内部扰动中重点考虑了输电线路参数的不确定性,因此不仅能够抑制干扰对系统输出的影响,而且对系统参数变化也具有很强的鲁棒性。同时,基于该方法的设计过程系统、简明,易为工程人员所接受。仿真结果表明该自适应逆推方法设计的控制器拥有优越的性能。

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。

能量回收电动助力车鲁棒控制器研究

针对电动助力车频繁启动和刹车造成的制动能量浪费等问题,在研究和建立了永磁无刷直流电机驱动、制动电路结构和数学模型的基础上,设计了能量回收电动助力车控制器．针对速度-电流双闭环调速控制系统的内环电流环,应用鲁棒控制理论设计了H_∞鲁棒控制器,并与应用了PID控制器的闭环系统进行了比较．结果表明,H_∞鲁棒控制器在系统建模中的参数不确定性抑制、抗干扰、响应速度等方面均优于传统的PID控制器,而且应用H_∞控制器可使助力车续行里程比例提高到1.8%～2.6%．

区间矩阵系统低保守性鲁棒控制器的设计

对于系统矩阵和输入矩阵均为区间矩阵的不确定系统 ,提出了实对称矩阵集合的最小上界和最大下界的计算方法 ,并应用该方法设计区间矩阵系统鲁棒控制器 ,把确定多个矩阵不等式解的复杂问题简化为求解单代数Riccati矩阵方程 ,该设计方法具有较小保守性 .

降低参数灵敏度的磁浮列车鲁棒悬浮控制器设计

磁浮列车的悬浮静态工作点与承载重量有关,因此对悬浮控制器的设计提出了更高的要求.以八达岭磁浮列车旅游线用的CMS-3型磁浮列车为研究对象,在分析磁浮列车悬浮控制系统的数学模型基础上,应用降低参数灵敏度的鲁棒控制器设计法对悬浮控制器进行设计,使控制器对列车质量变化的参数灵敏度明显降低.

黄金分割在自适应鲁棒控制器设计中的应用

本文基于全系数自适应控制理论,介绍黄金分割自适应鲁棒控制器的设计方法及其实际应用,并从理论上证明了:在采样周期满足一定条件下,对于参数未知、线性定常或慢变的二阶对象,黄金分割自适应控制器可以保证控制系统在起动过程中的稳定性和良好的过渡特性。从而为二阶系统在初始过渡过程阶段实现自适应控制提供了理论依据。本文最后给出了仿真研究结果。

时变时滞不确定系统基于观测器的鲁棒控制器设计

研究了时变时滞不确定系统基于状态观测器的鲁棒控制器设计问题，其中不确定性是时变的，满足范数有界条件．利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和Ｒａｚｕｍｉｋｈｉｎ－ｔｙｐｅ理论，获得了基于状态观测器的鲁棒控制器存在条件，以及给出了相应的控制律．所得结论推广并改进了已知的一些结果．通过实例说明了其有效性．

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。