不确定离散广义时滞系统的混合H_2/H_∞优化控制

基于LMI方法进行了不确定离散广义时滞系统的混合H_2/H_∞优化控制问题的研究.混合H_2/H_∞优化控制的目的是:设计混合H_2/H_∞控制器,在满足闭环系统的容许性及H∞范数界的同时,极小化H2性能指标.给出了该控制器存在的一个LMIs的充分条件.     

基于LMI的4WS-4WD车辆H_∞鲁棒控制器设计

基于线性矩阵不等式(LMI)设计了H_∞鲁棒最优控制器以及H_∞鲁棒非脆弱控制器.通过两自由度(2-DOF)车辆模型推导并建立H_∞鲁棒控制系统,此外,定义系统摄动并对摄动矩阵进行分解,进而利用线性矩阵不等式求解控制器.仿真结果表明,H_∞鲁棒最优控制器对侧偏角及横摆角速度的控制效果显著优于LQR控制器.同时,在控制器存在摄动及对侧偏角及横摆角速度进行控制的情况下,H_∞鲁棒非脆弱控制器的鲁棒性能显著优于普通鲁棒H_∞控制器.因此,H_∞鲁棒最优控制器解决了普通鲁棒H_∞控制器控制性能差的问题,H_∞鲁棒非脆弱控制器则解决了普通H_∞鲁棒控制器对参数变化敏感的问题.     

变速恒频双馈风电系统的H2/H∞混合控制

针对外界未知扰动、随机变化的风速等不确定因素,建立了变速恒频双馈风电系统小信号改进数学模型,该模型解决了原风电模型中存在的部分耦合和非线性问题。基于H_2/H_∞混合控制算法,设计变速恒频双馈风电系统状态反馈控制器。通过求解Riccati方程得到H_2/H_∞混合控制问题的解。该控制器在保证系统具有一定鲁棒性的前提下,使控制效果得到改善。以某工况下的实际工程参数为基础,通过仿真,验证了该控制方法的有效性。     

基于动态输出反馈控制器的时滞Lurie控制系统的H_2/H_∞混合控制

对于一类时滞Lurie控制系统,利用Lyapunov-Krasovsklii泛函、线性矩阵不等式(LMI)方法、变量替换法和Schur补引理研究了该系统的动态输出反馈H_2/H_∞混合控制的分析与设计方法,给出了该系统是渐近稳定的,具有H_∞性能、H_2性能和动态输出反馈H_2/H_∞混合控制器存在的一个充分条件,并通过数值例子验证了所提设计方法和所得结论的正确性.     

一类具有记忆的线性切换系统的鲁棒H∞控制

采用Lyapunov-Krasovskii泛函、Schur补引理和线性矩阵不等式方法,设计了带有记忆的控制器,研究不确定参数的线性切换系统及鲁棒H_∞控制问题,在任意切换策略下,导出鲁棒H_∞控制器的充分条件。采用带有记忆的控制器,分析了系统的稳定性及H_∞性能,并通过仿真实例证实了结论的有效性。     

分散H_2/H_∞鲁棒控制的LMI方法

应用线性矩阵不等(LMI)方法研究大系统分散 H_2/ H_∞ 控制问题。首先描述了分散H_2/ H_∞状态反馈控制问题,然后提出了存在分散H_2/ H_∞ 状态反馈控制器的参数化定理和两种基于LMI的设计方法:直接LMI方法和迭代LMI(ILMI)方法。所获得的控制器具有块对角结构,闭环系统稳定且能优化闭环系统的H_2/ H_∞性能指标。作为该方法的推广,也探讨了分散H_∞控制器的设计问题。最后用示例说明了两种方法的应用。     

一种高空作业车工作斗的调平方法

由于机械蛄构的特性,单个机械部件的动作精度一般是很难保证的,运动过程中往往会出现扼动。通过对高空作业车工作斗的动力学分析,针对高空作业车领域的需求,下面,设计了一套基于PLC控制的工作斗的调平方法。试方法通过传意器采集、分析部件的运动方向,冲量,弹性势能,振动方向和幅度等参数,由程序依据分析出的参数,按颓先设定的规则从逻辑上抑制系统扰动的产生。同时,用程序控制的方法,使高空作业车的各运劝部件,可以按设定的运动规律自动协同作业。并且利用高空作业丰各运动部件的运动惯性,互相抵消各部件同惯性和液压的冲击影响,使工作斗整体保持平稳。     

受扰线性不确定系统鲁棒H_∞混合镇定

针对受外界扰动和参数不确定性影响的线性系统,同时考虑其暂态性能和稳态性能,提出基于混合稳定的鲁棒H_∞控制概念和控制方法.给出闭环系统混合稳定且抑制外部扰动对被控输出影响的充分条件,并将这些条件转化为线性矩阵不等式约束.所设计的是一个关于时间连续的H_∞混合镇定控制器,简化了设计过程,避免控制器切换导致的抖振.仿真结果表明:在外界扰动和参数不确定影响的情况下,该控制方法达到预期的暂态性能和稳态性能的要求,且有效抑制了干扰对系统状态的影响.     

H∞混合灵敏度约束下PID控制器设计

为了使PID控制器具有更好的鲁棒性,针对线性时不变系统,研究一种基于H∞混合灵敏度约束域的PID控制器设计方法。首先,计算PID控制器参数稳定域、灵敏度约束域和补灵敏度约束域的交集;然后,在此交集约束域内利用遗传算法以混合灵敏度性能指标为目标函数搜索最优的PID控制器。对于某一确定的加权函数阵,根据上述交集的情况,直接判断是否存在H∞混合灵敏度约束下的PID控制器。仿真实例表明:设计H∞混合灵敏度最优的PID控制器,可以保证系统在摄动范围内是鲁棒稳定的,且系统具有良好的瞬态性能指标。     

直流变换器的区域极点配置鲁棒PID控制算法

为提高直流变换器对干扰及不确定因素的鲁棒性,提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒PID控制器算法.PID控制器的参数应用区域极点配置(RPA)的方法来整定.考虑受控系统需对干扰具有鲁棒性,将PID控制和H_∞控制相结合,以LMI形式给出H_∞PID控制器的可解性条件.设计的控制器使得闭环系统满足闭环极点分布在指定区域内以获得期望的动态特性,以及对外部噪声的抑制具有最大H_∞鲁棒性能界.此外,该控制器设计方法也可应用于参数不确定的多胞型直流变换器系统.Buck变换器的确定和不确定系统的仿真实验验证了该控制算法的正确性和有效性.     

时滞分布参数切换系统的H∞控制

针对一类时滞分布参数切换系统的H_∞控制问题进行了研究。通过构造适当的Lyapunov函数,结合poincare不等式、线性矩阵不等式(LMI),给出了闭环系统渐近稳定的充分条件并设计了H_∞状态反馈控制器和切换规则。和已有的分布参数系统的结果比较,考虑了分布参数系统中拉普拉斯算子的系数对系统性能的影响。所得结果是已有时滞分布参数系统H_∞控制结论的推广。最后通过数值例子说明该设计方法的有效性。     

基于H∞混合灵敏度控制的EPS操纵稳定性研究

针对电动助力转向系统存在的传感器噪声、路面干扰、参数摄动等不确定性,以及转向系统的多控制目标要求,设计了一种基于H_∞混合灵敏度控制方法的EPS系统电流控制器.建立了能够体现装配EPS系统汽车助力特性和整车操纵稳定性能的综合模型,从而使评价EPS汽车综合操纵性能的指标更加全面和符合实际.仿真与分析结果表明,所设计的控制器不仅能够保证满意的路感、良好的操纵稳定性能,而且可以有效抑制传感器噪声和路面干扰的影响,从而提高了系统的性能鲁棒性和稳定鲁棒性.     

高空作业车工作斗轨迹控制研究

针对伸缩臂式高空作业车工作斗轨迹跟踪问题,以高空作业车工作斗竖直升降过程为例,建立了整车几何结构模型,并根据几何关系将工作斗运行轨迹逆运算,推导出工作斗相应轨迹下俯仰缸和伸缩缸活塞的运行轨迹算法,并以此作为两缸活塞的期望轨迹;提出了一种速度前馈位置反馈的复合控制方法,推导出液压缸运行过程中的速度前馈补偿算法,通过分别控制俯仰缸和伸缩缸活塞的运行来实现工作斗的轨迹控制。在SimulationX环境下,建立了集机、电、液一体的高空作业车仿真模型,仿真结果表明,实现了高空作业车工作斗的竖直升降,进一步提高了两缸活塞的控制精度。     

基于H_∞混合灵敏度方法的超声波电机调速控制

为提高行波型超声波电机转速跟踪的准确性和平稳性,改善因调频调速非线性带来的调速性能变化,将H∞混合灵敏度方法应用于转速控制器的设计.采用参数辨识法建立电机的频率转速模型,线性化得到电机的标称模型,将静态模型的非线性转化为标称模型的增益摄动,将动态模型的参数变化转化为标称模型的高阶未建模误差,把电机的转速模型表示为标称模型与误差模型和.根据模型误差界和调速性能指标,求取混合灵敏度加权函数,将控制器设计转化为标准的H∞优化问题,通过Matlab工具求解鲁棒控制器.仿真验证了转速闭环的稳定鲁棒性,使用数字信号处理芯片TMS320F28335在实际控制回路中实现该控制器,并测试电机调速性能.实验结果表明,鲁棒控制器应用于超声波电机调速系统可以取得良好的控制效果.     

轧机液压AGC-LP耦合系统的H_∞控制器设计

根据热连轧机自动厚度控制(AGC)系统和液压活套控制(LP)系统各自的特点,结合这两个子系统的模型,建立液压AGC-LP耦合系统模型。参照广义系统的标准选取了合适的控制目标,基于H_∞控制理论对组合系统进行分析,采用MATLAB鲁棒控制工具箱中线性矩阵不等式(LMI)求解方法设计了H_∞状态反馈控制器,使得系统达到性能指标最优。将使用H_∞控制器与传统PID控制器的AGC-LP耦合系统进行仿真比较,结果表明,使用H_∞控制器的系统有更好的动态和稳态性能,两个子系统相关变量的耦合也有所改善。     

混合时变时滞多机系统气门开度的模糊H_∞控制器设计

研究了带有混合时变时滞的多机电力系统的气门开度模糊H_∞控制器设计问题,混合时变时滞包括区间时滞、中立型时滞和分布时滞,通过建立模糊模型并设计系统的模糊控制器,基于线性矩阵不等式(LMIs)给出了系统满足H_∞性能指标的稳定性条件.同时,将结论推广到时滞的不同情况,包括带有快时变分布时滞(即分布时滞的导数大于1)的H_∞稳定条件,所得结果减少了保守性.最后,针对三机无穷大母线的气门开度控制系统建立模糊H_∞控制器,验证了所提出方法的有效性.     

具有加法非结构不确定性系统的H_∞鲁棒稳定化

对于具有H_∞范数界限的不确定性系统,本文考虑具有加法非结构不确定性的鲁棒稳定化问题,提供了把该问题转换成H_∞控制问题的方法,并给出了H_∞控制问题的输出反馈解。利用这个输出反馈解,可以获得鲁棒稳定化控制器及其存在的充分条件,它依赖于求解两个Riccati方程。不确定性系统的公称模型和不确定性上界均用状态空间表达式描述,并且假设它们是可稳定化的和可检测的,其中公称模型在虚轴上没有极点。通过结构图的等价变换,并根据小增益定理,可以把H_∞鲁棒稳定化问题转化成H_∞控制问题。对于可稳定化的和可检测的控制对象,基于状态空间方法,可以获得H_∞控制问题的解,它只要求控制对象中控制输入对系统状态的关联矩阵和外部输入对系统输出的关联矩阵是满秩的。这个状态空间解存在的充要条件是,两个依赖于控制对象参数的Riccati方程具有半正定解X_∞和Y_∞,而且I-γ~(-2)Y_∞X_∞>0,其中γ>0是一个给定的常数。利用这个状态空间解,并注意到H_∞鲁棒稳定化问题中γ=1的情形,可以得到H_∞鲁棒稳定化控制器,它存在的充分条件是两个依赖于不确定性系统公称模型和不确定性上界参数的Riccati方程具有半正定解X和Y而且I-Y X>0。H_∞鲁棒稳定化控制器的设计算法可以根据文中给出的定理得到。     

一类模糊不确定网络控制系统的H_∞保性能控制

针对网络控制系统中存在数据传输时延,以及由被控对象和控制器之间的不同步给系统所带来的稳定性问题,提出了鲁棒H_∞保性能控制器的设计方案。将时延的不确定性转换为系数矩阵的不确定性,在此模型基础上利用并行分配补偿,并根据H_∞鲁棒控制理论及线性矩阵不等式(LMI)方法,获得了网络控制系统的全局渐近稳定性及H_∞控制律存在的充分条件,同时提出了网络控制系统鲁棒H_∞保性能控制器的设计方法,仿真说明该方法的可行性和有效性。     

不确定离散时滞随机大系统的鲁棒非脆弱H_∞控制

研究不确定离散时滞随机大系统的鲁棒非脆弱H_∞控制问题．目的是设计一个鲁棒非脆弱且具有加式控制器增益变化的分散状态反馈控制器,使得相应的闭环系统鲁棒随机稳定,并保证指定的H_∞性能水平．基于李雅普诺夫方法,以若干个线性矩阵不等式形式给出了控制器存在的充分条件．     

基于动态输出反馈控制器的变时滞Lurie不确定系统的鲁棒H_∞控制

对于一类具有变时滞的Lurie不确定系统,利用Lyapunov-Krasovskii泛函、矩阵不等式方法、变量替换法和Schur补引理分析该系统的动态输出反馈鲁棒H_∞控制器的设计问题,使得该系统具有渐近稳定性和H_∞性能,并且给出了动态输出反馈H_∞控制器的参数化表示.通过数值例子验证了所得结论的可行性.