Robust H_∞ control for aseismic structures with uncertainties in model parameters

This paper presents a robust H∞ output feedback control approach for structural systems with uncertainties in model parameters by using available acceleration measurements and proposes conditions for the existence of such a robust output feedback controller. The uncertainties of structural stiffness, damping and mass parameters are assumed to be norm-bounded. The proposed control approach is formulated within the framework of linear matrix inequalities, for which existing convex optimization techniques, such as the LM1 toolbox in MATLAB, can be used effectively and conveniently. To illustrate the effectiveness of the proposed robust H∞ strategy, a six-story building was subjected both to the 1940 E1 Centro earthquake record and to a suddenly applied Kanai-Tajimi filtered white noise random excitation. The results show that the proposed robust H∞ controller provides satisfactory results with or without variation of the structural stiffness, damping and mass parameters.

Robust H_∞ and H_2 Static Output Feedback Control of Discrete-time Piecewise Affine Singular Systems with Norm-bounded Uncertainties

This paper is concerned with the problem of designing robust H∞and H2static output feedback controllers for a class of discrete-time piecewise-affine singular systems with norm-bounded time-varying parameters uncertainties. Based on a piecewise singular Lyapunov function combined with S-procedure,Projection lemma and some matrix inequality convexifying techniques,sufficient conditions in terms of linear matrix inequalities are given for the existence of an output-feedback controller for the discrete-time piecewiseaffine singular systems with a prescribed H∞disturbance attenuation level,and the H2norm is smaller than a given positive number. It is shown that the controller gains can be obtained by solving a family of LMIs parameterized by one or two scalar variables. The numerical examples are given to illustrate the effectiveness of the proposed design methods.

参数不确定电梯机械系统振动的H_∞鲁棒控制

本文在阐述参数不确定性系统的鲁棒稳定及其控制器设计问题基础上 ,讨论应用H∞ 控制理论同时考虑鲁棒稳定与干扰抑制问题的控制器设计。最后考虑模型参数不确定性电梯系统振动的H∞ 鲁棒控制。数值仿真结果表明 ,控制算法是有效的 。

汽车防抱死制动系统的H_∞鲁棒控制

为克服道路条件变化与汽车载质量、制动器效能因数和胎压等参数摄动及因忽略系统非线性因素而出现的未建模动态特性给汽车制动防抱死系统(ABS)控制带来的不良影响,提高其鲁棒性和控制精度,运用汽车动力学理论,建立了ABS系统的数学模型并进行了适当简化。采用混合灵敏度方法设计了基于滑移率控制的ABS系统H∞鲁棒控制器。利用Matlab/Simulink对所设计的鲁棒控制系统进行了仿真,并与传统PID控制作了对比分析。结果表明,ABS鲁棒控制器在控制精度、鲁棒稳定性及响应时间等方面都优于传统PID控制;在汽车载质量、制动效能因数和道路条件等发生变化的情况下,ABS鲁棒控制器均能承受参数变化的不确定性,并将车轮滑移率有效地控制在期望值附近,明显提高了整车的制动性能。

具有执行器故障的不确定Delta算子系统鲁棒H_∞控制

利用 H∞ 控制方法 ,讨论了含有时变参数不确定性和执行器故障的 Delta算子系统鲁棒可靠性控制问题。通过将故障执行器输入视为能量有界的干扰信号 ,并利用 H∞ 范数与 Riccati代数矩阵不等式的关系 ,把系统鲁棒可靠性控制设计问题化为求解 Riccati不等式。所得结果可将连续系统和离散系统的结果统一在一个框架中。

具有随机干扰的车辆座椅悬架系统的鲁棒H_∞控制

针对随机干扰环境下的车辆座椅悬架系统,给出鲁棒H∞控制器设计方法。首先建立座椅悬架系统的动力学模型,在建模过程中同时考虑了系统中存在的参数不确定(质量、刚度、阻尼)和座椅随机振动因素。其次,基于随机微分方程理论和Lyapunov泛函理论设计出半主动控制器,给出控制器参数线性矩阵不等式解的形式,并保证系统的H∞性能指标。最后,随机输入下的时域和频域仿真结果表明,所提方法在参数不确定和随机干扰下能够有效衰减座椅悬架垂直加速度,提高人体乘坐舒适性。

参数不确定广义系统的鲁棒H_∞控制

研究了一类具参数不确定性广义系统的鲁棒H∞ 控制问题 .基于线性矩阵不等式 (LMI)方法 ,给出了控制输入为零时不确定广义系统具H∞ 范数界的稳定性分析 ;在此基础上 ,建立了鲁棒H∞ 状态反馈控制律的设计方法 .在一定条件下 ,该方法使不确定广义系统对所有容许的不确定参数 ,相应的闭环系统是正则、无脉冲且稳定的 ,并具H∞ 范数界 .

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.

基于LMI的航空发动机鲁棒H_∞控制器设计

研究了系统矩阵均具有参数不确定性系统的非标准 H∞ 鲁棒控制问题。基于 LMI的 H∞ 控制器设计方法 ,给出了参数不确定性系统用 3个线性矩阵不等式表征的非标准 H∞ 控制问题可解的充分必要条件 ,采用“内点法”求解线性矩阵不等式 ,可得使闭环系统对于所有可能的参数不确定性均二次稳定且传递函数的H∞ 范数 γ有界的鲁棒控制解。该方法应用于非“标准”系统——某型双转子涡喷发动机稳态双变量调节控制器的设计 ,通过在气动热力学模型上的仿真结果表明 。

基于双闭环策略的光伏并网逆变器鲁棒H_∞控制

光伏并网系统中,为了抑制逆变器参数不确定和外界干扰对输出电能的影响,提出了鲁棒双闭环控制策略。首先设计电压环线性化自抗扰鲁棒控制器,以稳定直流侧母线电压;其次建立系统电流环的广义参数不确定模型,并利用LMI设计了电流环鲁棒H∞控制器,实现对逆变器有功电流和无功电流的精确控制。通过仿真与传统PI控制方法进行比较,验证了该控制策略可以有效地消除模型不确定因素和外界扰动对系统输出性能的影响,增强光伏并网系统的鲁棒稳定性。

不确定性奇异时滞系统的鲁棒H_∞控制

研究了含不确定性线性奇异滞后系统的鲁棒H∞控制问题.其中不确定性是范数有界的.为此首先给出了相应的无控制标称系统内稳定且满足H∞范数界的一个充分条件.然后讨论了含不确定性奇异滞后系统鲁棒H∞控制问题有解的一个充分条件,并同时给出了控制器的设计,控制器可由线性矩阵不等式解得.最后举例说明本文方法的正确性.

光伏并网逆变器H_∞鲁棒控制策略的研究

光伏并网系统中,为了抑制逆变器参数不确定和电网干扰对输出电能的影响,提出了基于H∞鲁棒控制的光伏并网逆变器控制策略。在分析三相光伏并网逆变器的数学模型基础上,建立了包含不确定参数和电网干扰的模型,基于系统性能要求选取加权函数,并求得广义被控对象的状态空间实现,通过求解代数Riccati方程,得到H∞鲁棒控制器。通过仿真与传统PI控制方法进行比较,验证了该控制器对参数变化和电网干扰具有较强的鲁棒性。

四辊轧机电液IGC系统鲁棒H_∞控制器设计

针对某四辊冷轧机,建立了其二自由度机架-辊系动力学模型,并进一步建立其电液IGC(Ingap Gauge Control)闭环控制系统模型。考虑此电液IGC模型的参数不确定性,利用H∞混合灵敏度简化算法设计了辊缝闭环控制器。仿真研究结果及与常规PID控制效果的比较表明,所设计的控制器对于电液伺服系统的参数不确定性具有很好的抑制性能,提高了电液IGC系统的动态性能和稳定性。

参数不确定4WS系统的鲁棒H_∞控制

针对轮胎参数的不确定性 ,建立基于轮胎参数变化的汽车四轮转向系统不确定模型 ,同时进行分析 ,并将参数不确定性问题转化为基于干扰抑制的H∞ 控制问题 ,运用H∞ 控制理论的分析方法 ,通过求解Riccati方程设计基于参数变化的动态鲁棒H∞ 控制器。

鲁棒H_∞保成本控制在污水处理系统中的应用

以某污水厂污水处理系统为例,设计了活性污泥系统的一种鲁棒H_∞保成本控制模型.对其进行了动态性能分析,确定了状态反馈控制策略,并改善了系统的稳定性.最后,应用所设计的鲁棒H_∞保成本控制器进行仿真研究,结果表明本文设计方法的可行性及有效性.

具有参数不确定性和外干扰系统的鲁棒H_∞状态反馈控制

本文考虑具有参数不确定性和外干扰系统的鲁棒H_∝状态反馈控制问题,这个问题的解只需求解一个代数Riccati方程就可得到其状态反馈阵,且这个状态反馈阵仍保持和LQ最优设计相同的形式,运用这样的状态反馈控制,既能保证具有参数不确定性系统是稳定的,又能达到H_∝最优干扰抑制效果。

时变时滞和不确定模糊广义系统的鲁棒H_∞控制

讨论了一类时变时滞参数不确定模糊广义系统的二次稳定性与鲁棒H∞控制问题。应用新的T-S模糊系统模型对其进行了描述,并给出了系统的二次稳定性定义。应用新的Lyapunov函数和线性矩阵不等式,给出了判定系统二次稳定的更为松弛的条件。一个H∞状态控制器确保了闭环系统具有H∞性能。最后的仿真实例验证了结论的有效性和可行性。

高阶柔性直线系统的鲁棒H_∞控制

柔性结构在现实中的应用非常广泛,但其固有的低阻尼特性,使得柔性结构由于各种不确定因素而引起的振动难以在短时期内迅速衰减,再加上高阶系统的难控性,因此研究此类高阶柔性系统的振动控制十分重要。针对系统存在外部扰动和内部参数变化两种不确定因素的情况,设计了鲁棒H∞控制器,并且与PID、LQR控制进行了比较。仿真及装置实验显示,当系统存在不确定因素时,鲁棒H∞控制器的抗干扰能力最强,控制效果最好,验证了设计鲁棒H∞控制器的有效性。

不确定时滞T-S模糊广义系统鲁棒H_∞控制

研究了变时滞参数不确定T-S模糊广义系统的鲁棒H∞控制问题。在给定这类系统的正则、无脉冲和渐近稳定性定义的基础上,依据Lyapunov理论,证明了使闭环系统二次稳定并且具有适当鲁棒H∞性能指标的充分条件。用线性矩阵不等式方法给出了这种充分条件,从而可以通过解矩阵不等式获得状态反馈增益矩阵,算例说明了这种方法的有效性。