二阶动力学系统部分特征结构配置设计的完全参数化方法

考虑了一类二阶动力学系统的部分特征结构配置问题,其目的是设计比例加微分状态反馈律,该控制律只配置开环系统的部分特征值及其特征向量,而保持其余特征值及其特征向量不变.在可控条件下,给出了状态反馈增益阵和闭环系统部分特征向量矩阵的一种简单、完全参数化表达式,其所含自由参数向量和待配置的特征值均可看作该方法提供的设计自由度.该参数化方法直接基于原系统矩阵,故其简单性为系统设计提供了便利.数值例子表明了所提部分特征结构配置参数化方法的有效性.     

基于特征结构配置的二阶动力学系统模型匹配问题

考虑一类二阶动力学系统的模型匹配问题。基于Jordan标准分解将二阶动力学系统的模型匹配问题转化为特征向量匹配问题,即设计一比例加微分控制律,使闭环系统的特征向量与目标系统的特征向量充分接近。利用二阶动力学系统的特征结构配置参数化结果,给出了匹配问题的最小二乘解及求解该匹配问题的算法。数值例子表明了该算法简单且有效。     

二阶线性系统特征结构配置的完全参数代分法

考虑二阶线性系统q-Aq-cq=Bu在比例加微分反馈控制下的特征结构配置问题,在[A B]能控的条件下,给出了闭环特征向量矩阵及反馈增益矩阵的一种非常简单的完全参数表达式.所提出的方法无须进行系统增方或变换,直接基于原系统的数据A,B,C,因而主要涉及n-维矩阵的运算,两个例子说明了有效性.     

结合Simulink仿真模型开展二阶系统性能教学

为便于学生更好地理解自动控制原理课程中改善二阶系统性能这一知识点,结合Simulink建立二阶系统的比例(P)、比例-微分(PD)及测速反馈控制仿真模型,分析这3种模型对系统性能的影响,并分析比例系数、微分系数及系统开环增益这3个参数对系统响应的影响.仿真结果显示,P、PD及测速反馈对二阶系统性能均有一定程度的改善;适当增大比例系数,系统响应加快,但超调量变大,平稳性差;增大微分系数,系统超调量减小,平稳性较好,但响应变慢,即同向调节比例、微分这2个参数对系统响应产生相反的作用.为得到稳定性好且快速性高的二阶系统,可在增大微分系数的基础上适当增大系统的开环增益.     

一种基于优化的参数化鲁棒极点配置方法

研究时不变线性系统状态反馈鲁棒极点配置问题,首先提出了一种新的衡量系统鲁棒性的目标函数,该目标函数定量考虑了不确定性对闭环系统特征值的影响.然后通过对某些矩阵进行奇异值分解得到闭环特征向量和状态反馈矩阵的参数表达式.基于提出的目标函数和闭环特征向量矩阵的参数解,给出了目标函数梯度的显式表达式,从而可以用成熟的基于给出梯度信息的优化方法对目标函数进行优化而得到最优解.通过实际例子和现有方法的比较,结果显示了本方法的有效性.     

分式不确定性系统基于参数化特征结构配置的 H∞干扰抑制

针对含有分式不确定性的连续时间系统,研究了其含有极点约束的鲁棒H∞干扰抑制问题.基于扩展的有界实定理,通过设计状态反馈,使得闭环系统既满足H∞干扰抑制要求,又满足鲁棒极点配置要求.该设计方法最后可以转化为一组耦合的线性矩阵不等式,利用MATLAB LM I工具箱可以很容易得到反馈增益.一个数值例子表明了该方法的有效性.     

二维系统的非脆H_∞控制

研究了二维(2-D)系统的非脆H∞控制.研究的对象线性离散2-D系统是由2-D状态空间Roessor模型描述的.所设计的状态反馈控制器的状态反馈增益带有范数有界的不确定性.当状态反馈增益的不确定性为加性不确定性时,该控制器使得所得到的闭环系统对于此类不确定性基于线性矩阵不等式方法是非脆稳定的.而H∞性能始终小于指定的数γ.     

二维系统的非脆H∞控制

研究了二维(2-D)系统的非脆控制.研究的对象线性离散2-D系统是由2-D状态空间Roessor模型描述的.所设计的状态反馈控制器的状态反馈增益带有范数有界的不确定性.当状态反馈增益的不确定性为加性不确定性时,该控制器使得所得到的闭环系统对于此类不确定性基于线性矩阵不等式方法是非脆稳定的.而D性能始终小于指定的数Y.     

2-D Roesser模型状态反馈特征结构配置

基于Sylvester矩阵方程的显示通解提出了上(下)块三角的状态反馈特征结构配置的参数化方法。给出了状态反馈控制律及闭环特征向量的参数化表达式,它们都依赖于参数向量{f1ijk}及{f2ijk},这组参数向量表征了系统的设计自由度,通过合理地选择这些自由度可以满足系统的其它性能指标,为系统的进一步设计提供了方便。数值例子显示了其有效性。     

永磁同步电机调速控制系统的研究

以永磁同步电机为对象,采用矢量控制方案,研究了基于扩张状态观测器（ESO）前馈补偿和线性比例反馈控制的永磁同步电机速度环控制算法,在ESO加比例反馈方案基础上,提出了采用非光滑比例反馈替代线性比例反馈环节的改进方案,仿真结果表明该方案进一步提高了系统的快速性和抗扰动能力．     

鲁棒状态反馈特征结构配置

在文献[8]的基础上提出鲁棒状态反馈特征结构配置问题。以矩阵Sylvester方程的显式通解为基础,将问题转化为含有系统自由参数的带有约束条件的优化问题。给出求解优化问题的所有梯度公式。本方法可使闭环极点在一定的希望区域内参与优化,这样既可有效地顾及到系统的性能又适用于单输入或单输出系统,仿真例子说明了设计方法的有效性。     

基于特征结构配置的输入饱和线性系统分散状态反馈控制——一种参数化方法

给出了基于特征结构配置的输入饱和线性系统分散状态反馈控制的一种参数化方法.基于Syl-vester矩阵方程的参数化解,建立了状态反馈控制矩阵和闭环特征向量矩阵的参数化形式.所提出的方法中包含了部分特征结构配置,这种参数化方法提供了所有的设计自由度.在控制系统设计中,可以利用这些自由度取得希望的系统性能.一个仿真例子显示了所给方法的有效性.     

磁悬浮系统的自适应控制器设计

以五自由度的磁悬浮平台为研究对象,介绍了磁悬浮平台的系统组成和工作原理,建立了磁悬浮平台的数学模型.针对该磁悬浮系统的开环不稳定和强非线性的特点,采用极点配置自适应控制方法实现了对磁悬浮系统的数字控制.利用DSPACE作为控制器进行了硬件在回路(Hardware-In-Loop)实物仿真实验,结果表明采用分离设计的方法设计的控制器完全适合对磁悬浮系统控制的需要,在实际的实验中取得了理想的效果.     

非线性不确定系统的鲁棒自适应Backstepping控制

针对一类有界扰动不确定非线性系统,讨论了鲁棒自适应ε输出跟踪问题．利用Backstepping方法和鲁棒控制技术,对存在未知参数和动态不确定性的非线性系统设计了一种自适应输出反馈控制器．基于Lyapunov稳定性理论所设计的控制器不仅保证闭环系统状态全局一致有界,而且使系统的跟踪误差收敛到一个很小的邻域内．仿真结果表明了所设计方法的有效性．     

高超声速跳跃式飞行器的鲁棒控制

主要考虑高超声速飞行器的控制问题。飞行器将实现跳跃式机动飞行,并在较低的高度和超声速范围内释放载荷,实现对目标的精确打击。基于鲁棒参数化方法,采用特征结构配置和模型参考跟踪理论设计飞行器姿控系统的鲁棒控制器,完成对于制导信号的快速跟踪,使飞行器以高超声速进行飞行。给出了高超声速飞行器的六自由度仿真结果,验证了设计方法的有效性。     

一类多变时滞不确定系统的自适应鲁棒镇定

研究一类多变时滞不确定系统的鲁棒自适应镇定问题,假定时滞不确定性满足不匹配条件且上界值是未知的。结合线性矩阵不等式和Lyapunov-Krasovskii型泛函设计出了一种无记忆自适应状态反馈控制器,并证明此控制器使得闭环系统最终一致有界;仿真例子说明了结论的有效性。     

吊车系统的状态反馈控制的极点配置法

本文以带重物的吊车系统为对象,在尽量使重物不偏离垂直方向的同时,也要使吊车在水平方向保持某一基准位置,这是一个研究向吊车施加水平方向力的多输出控制系统的设计问题．文章通过状态反馈利用极点配置法找到一个控制力u,使得整个吊车系统达到稳定,在工程应用中具有实际意义．