直升机航向鲁棒保性能控制

针对具有时变不确定性且不确定性界为椭球的线性系统提出了一种新的具有自适应机制的鲁棒保性能控制器设计方法.首先,引入一个具有可由自适应律在线调整的可调参数的目标模型,通过该参数来保证由目标模型与被控模型所获得的误差系统渐近稳定.结合保证目标模型稳定性的设计,最终形成保证闭环系统稳定且控制器增益仿射依赖于可调参数的鲁棒保性能跟踪控制器.应用于安装在试验平台上的小型直升机航向控制中,仿真试验表明了该方法的有效性.     

基于鲁棒控制Lyapunov函数的非线性自适应跟踪

研究了一类带有未知参数以及扰动的多输入非线性系统的自适应跟踪问题，利用控制Lyapunov方法设计出一种自适应控制器。该控制器对系统的参数和状态的不确定性具有鲁棒性，并且能保证系统闭环全局稳定。仿真结果表明，该控制方案具有良好的跟踪性能、鲁棒性及参数辨识能力。     

永磁同步电动机自适应反步控制的建模与仿真

设计了一种基于自适应反步控制的永磁同步电动机非残性速度控制器，采用二阶滤波环节平滑速度指令．在设计非线性速度控制器的同时，进行不确定参数及负载力矩的在线自适应估计。建立了采用该控制器的永磁同步电动机速度伺服系统仿真模型．仿真结果表明，所设计的非线性控制器保证了系统的全局一致稳定性，永磁同步电动机伺服系统获得了很好的跟踪效果，并且对参数不确定性及负载力矩扰动具有很好的鲁棒性。     

精馏塔极小极大鲁棒非脆弱控制的研究

将极小极大控制器的设计应用于精馏塔模型。考虑系统和控制器同时含有不确定性,利用线性矩阵不等式(LMI)处理方法和Lyapunov稳定性理论,设计了鲁棒且非脆弱的极小极大控制器。考虑不确定性对系统破坏最大的情形,分别给出含有加性和乘性干扰增益的控制器存在条件。引入凸优化算法,求解使闭环系统渐近稳定且性能指标上界最小的最优控制器参数。仿真结果表明所设计的控制器具有良好的鲁棒性和非脆弱性。     

飞行仿真转台模糊神经网络补偿的复合控制

针对飞行仿真转台系统的非线性和不确定性,提出了基于模糊神经网络补偿的复合控制器,该控制器由前馈控制器、闭环控制器及模糊神经网络补偿环节组成。前馈环节由零相差跟踪控制器及FIR滤波器构成,闭环控制器由PD控制及干扰观测器构成,补偿环节由一动态模糊神经网络实现,给出了基于Lyapunov函数的稳定性证明。该控制方法突出优点在于兼顾考虑了系统中的结构化不确定性和非结构化不确定性,能够在外部干扰与参数摄动并存的情况下,保证系统的稳定性和跟踪性能。     

T-S模糊系统的鲁棒耗散控制

通过应用Lyapunov稳定性理论,研究了具有参数不确定性的T-S模糊系统的鲁棒稳定性和耗散性。具有参数不确定性的T-S模糊模型可以以任意精度近似连续非线性不确定系统。假设系统中的参数不确定性是范数有界的。利用Lyapunov稳定性理论给出了鲁棒耗散控制器存在的充分条件。通过解一组线性矩阵不等式(LMIs),可获得鲁棒耗散控制器。设计的鲁棒耗散控制器能够保证对于T-S模糊系统中所有的参数不确定性,闭环系统都是稳定的,且满足给定的耗散性能指标。数值例子证明了方法的有效性。     

T-S模糊时滞系统的鲁棒无源控制

基于Lyapunov稳定性理论,时具有参数不确定性的T-S模糊时滞系统的鲁棒稳定性和无源性进行了研究.具有参数不确定性的T-S模糊模型可以任意精度近似连续非线性不确定系统.假设系统中的参数不确定性是范数有界的.运用Lyapunov稳定性理论给出了鲁棒无源控制器存在的充分条件.通过解一组线性矩阵不等式(LMIs),可直接获得鲁棒无源控制器.所设计的鲁棒无源控制器能够保证对于T-S模糊时滞系统中所有的参数不确定性,闭环系统都是鲁棒稳定的并且是严格无源的.并且,通过求解带有约束条件的线性矩阵不等式问题,可以设计出具有最大耗散率的鲁棒无源控制器.数值例子验证了所提出设计方法的有效性.     

鲁棒自适应输出跟踪控制在船舶操纵中的应用

针对带有未知控制增益、常参数不确定性以及外部扰动的船舶运动非线性模型，将自适应逆推技术与Nussbaum增益方法相结合，提出一种新的非线性自适应鲁棒控制策略，实现了船舶运动航向渐近跟踪控制。在所得控制器作用下的系统性能不仅能够通过设计参数而得到保证，且可克服控制器奇异值问题。设计过程及数字仿真结果均表明，所设计的自适应非线性跟踪控制器对不确定性具有良好的适应性及鲁棒性。     

可旋转翼式弹道修正组件滚转控制技术研究

针对可旋转翼式弹道修正组件滚转通道控制中存在的未建模摩擦干扰、参数不确定性和外部随机干扰造成的复合扰动问题,提出一种基于扩张状态观测器(extended state observer, ESO)的滑模控制方法。首先建立弹道修正组件滚转通道模型,将动力学模型中存在的外部干扰、未建模摩擦干扰和参数摄动整合为复合干扰,然后设计ESO对修正组件滚转通道模型中难以直接测定的状态变量以及复合干扰进行估计,并基于估计值结合滑模控制理论设计滚转通道控制器,实现对滚转角指令的精确跟踪。综合考虑ESO和滑模控制器构成的闭环控制系统,利用Lyaponov稳定性理论证明了所设计的闭环控制系统的稳定性。最后,通过仿真实验分析,证明所设计的修正组件滚转通道控制器,对滚转角指令的瞬态响应和稳态性能优异,同时可以有效抑制系统复合扰动,具备较强的鲁棒性。     

不确定T-S模糊系统鲁棒非脆弱H∞控制

针对具有状态和输入不确定性的连续时间非线性模糊Takagi-Sugeno(T-S)系统模型,研究了其H∞稳定和模糊非脆弱控制器的设计问题。基于Lyapunov函数稳定性分析理论,采用PDC基本思想和LMI方法,在控制器参数具有加性和乘性摄动的前提下,设计出了其非脆弱H∞模糊控制器,使闭环系统对允许的不确定参数具有H∞稳定。实例仿真结果验证了该控制器设计方法的有效性和可行性。     

基于QFT的高超声速飞行器鲁棒控制器设计

针对高超声速飞行器调姿段姿态控制问题,将超燃冲压发动机不同工作状态对高超声速飞行器模型参数的影响看作是不确定对象鲁棒性问题的扩展,应用QFT设计了鲁棒控制器。通过将飞控系统的时域指标转化为频域指标,生成Nichols图上的复合频域边界,利用回路整形设计控制器和前置滤波器,使得闭环系统频率响应满足所有性能指标要求。仿真结果表明,所设计控制器能够满足高超声速飞行器调姿段控制需求,有效抑制输出端干扰,并且当模型参数具有较大范围的不确定性时,具有良好鲁棒性能,有较好的工程应用价值。     

具有不确定性的轧机传动系统预测控制设计

针对轧机传动系统存在参数不确定性和负载扰动的特点,建立了轧机传动系统的状态空间模型,提出采用预测控制方法提高轧机传动系统的鲁棒性,构建了基于预测控制的轧机传动系统控制策略。利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出了基于状态反馈的轧机传动系统预测控制器设计方法,并通过引入状态变量的衰减律来提高闭环系统的响应速度。仿真结果表明,该预测控制器不仅有效地抑制了负载扰动的影响,同时对轧机传动系统内部参数摄动也具有较强的鲁棒性。     

感应电机非线性自适应鲁棒控制

基于耗散性与稳定性之间的等价关系和投影原理，设计具有L2增益的非线性白适应鲁棒器应用于感应电机控制是一种新颖的方法．针对感应电机转子电阻与负载转矩的不确定性，在设计控制器时，引入与不确定性参数相对应的可调参数。利用投影定理设计了自适应控制律，在线修正参数值，同时耗散性分析中采用了L2增益算法，使系统不但对不确定项具有鲁棒性，而且对外部干扰具有抑制作用，保证整个闭环系统的动态品质。数值仿真验证了设计方法的正确性。     

液压伺服驱动位置控制系统的鲁棒性能设计

针对液压伺服动连铸结晶器位置环控制对象，实测了其对数幅频特性，产拟合得到控制对象的较准确的数学模型，考虑伺服系统的干扰来自被控制对象输入端，而且系统存在高频未建模动态和参数时变性，不确定性，文章采用μ综合的方法，设计了其降阶鲁棒控制器，仿真 结果表明，所设计的控制器使闭环系统对输入端的干扰有强的抑制能力，系统也很好地跟踪了10Hz的正弦输入信号、达到了期望性能。     

参数不确定性系统的鲁棒控制器数字化再设计研究

针对一类参数不确定性系统离散控制器设计问题,给出其近似离散化模型的推导过程,将采样周期作为系统参数,保证扰动和参数变化下系统模型的相容性性质。利用数字化再设计方法,把离散控制器和连续控制器的全局状态匹配转换为凸优化问题,与控制器鲁棒稳定性条件统一到线性矩阵不等式框架下进行数值求解。仿真实例验证了所提方法的有效性,表明所设计的鲁棒控制器性能优于采用常规离散化方法所设计的控制器。     

基于滑模观测补偿的四旋翼飞行器鲁棒动态逆控制

四旋翼飞行器为欠驱动形式,其模型存在强耦合、大不确定性的特征,需设计具有强抗扰和强鲁棒能力的控制器以提升四旋翼飞行性能。首先建立包含结构参数不确定性的四旋翼飞行器动力学模型,分析其特性并基于时标分离原则进行模型的双回路划分。利用小角度假设对模型进行线性化处理并求取模型的状态空间表达形式,给出满足不确定性区间内稳定控制要求的鲁棒控制律,并采用Lyapunov理论进行控制律的全局收敛性证明。为增强控制器的抗扰性,利用Super-twisting算法设计了滑模干扰观测器对外部扰动进行观测并予以补偿。仿真结果表明,所设计的基于滑模观测补偿的鲁棒动态逆控制器在应对较大结构不确定性和外部扰动情况具有良好的控制品质。     

高超声速滑翔飞行器不确定性分析与H∞混合灵敏度控制

针对高超声速滑翔飞行器具有强不确定性的问题,采用鲁棒性强的H∞混合灵敏度方法设计飞行器的控制系统。首先,针对模型包含大量不确定参数, 使用了最坏情况增益(worst case gain, WCG)的灵敏度分析方法对系统不确定性进行分析,得到了可以表示原系统模型不确定性的主要不确定参数。然 后,根据不确定参数分析结果,选取H∞混合灵敏度控制器的权函数并设计了控制器。最后,通过三通道非线性仿真以及参数拉偏仿真,对控制系统的动态性能和鲁棒性进行了检验,验证了控制系统分析与设计方法的有效性。     

基于公共Lyapunov函数的一类切换系统H∞鲁棒控制

针对一类含有参数不确定性的离散时间切换系统,在任意切换的情况下研究了这类系统的H∞鲁棒控制问题,利用公共二次Lyapunov函数法,设计了切换系统的状态反馈控制器。切换系统的不确定性满足一定的匹配条件,所设计的控制器能保证闭环系统鲁棒稳定且具有H∞扰动衰减度。可以通过求解一组线性矩阵不等式获得状态反馈控制器,仿真结果验证了设计方案的有效性。     

结构智能半主动控制系统仿真设计

通过在电液伺服材料性能实验机MTS机上进行磁流变阻尼器动态特性神经网络辨识试验，建立了MR阻尼器的神经网络逆动态特性模型。通过离线训练设计了结构的神经网络辨识器、控制器模型，并提出了MR阻尼器神经网络半主动控制方案。将所建的MR阻尼器的神经网络逆动态模型、结构的神经网络辨识器模型、以及神经网络控制器模型用于结构的神经网络半主动控制并进行仿真，结果表明所建模型及控制方案能够有效降低结构的振动响应，同时最大限度地发挥MR阻尼器的动态特性。     

不确定变时滞系统的模糊静态输出反馈保性能可靠控制

针对一类含有执行器故障的变时滞不确定性T-S模糊模型,采用静态输出反馈的并行分布补偿器(PDC)结构,研究了其模糊静态输出反馈保性能可靠控制律的设计问题。通过定义一类时滞相关Lyapunov-Kra-sovskii函数,基于线性矩阵不等式(LMI),给出了模糊静态输出反馈保性能可靠控制器存在的条件,所设计的控制器可保证在正常和执行器故障情况下,闭环系统都能渐近稳定,并且正常保性能上界小于故障保性能上界。仿真实验验证了该设计方法的有效性。