基于H∞鲁棒控制的高楼主动振动控制策略

对使用主动调频质量快的具有ｎ阶自由度的柔性大楼结构建立了全阶模型，并由此将得到的结构降阶模型用于设计ＡＴＭＤ的控制器，通过分析，大楼结构的位置和速度可被可被选为控制器的输出反馈变量，将等效两端口模型应用于带ＡＴＭＤ的大楼结构上，使用Ｈ∞频域定型综合理论，设计出ＡＴＭＤ的鲁棒控制器，通过仿真分析，证明该控制算法是非常有效的，ＡＴＭＤ中的小质量块的运动空间合理有限，控制器输出能量（力）合理，对于由于参     

地震作用下结构主动调谐质量阻尼器最优控制设计

基于Kanal-Tajimi地震动模型，建立了主动调谐质量阻尼器(ATMD)结构系统的位移和加速度传递函数．定义ATMD最优参数的评价准则为：设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数的最小值的最小化．ATMD有效性的评价准则定义为：设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数的最小值的最小化与未设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数之比．定义ATMD冲程的评价准则为：ATMD的最大位移动力放大系数．基于选择的评价准则，研究了地震卓越频率(EDF)对ATMD在控制结构位移和加速度响应时的最优参数、有效性和冲程的影响．     

风荷载下伸臂桁架-ATMD组合系统最优伸臂桁架位置研究

基于虚拟激励法和最优控制理论,提出伸臂桁架-主动调谐质量阻尼器(ATMD)组合系统的风振最优控制模型。首先推导伸臂桁架主体结构与ATMD耦合后的控制运动微分方程组并基于虚拟激励法求解该方程组,发展新的伸臂桁架-ATMD组合系统数值简化模型。基于新提出的组合系统数值简化模型,应用固定点理论求解ATMD最优控制力,获得伸臂桁架-ATMD组合系统的最优控制力模型。将新提出的伸臂桁架-ATMD组合系统数值简化模型和最优控制力模型进行有效数值组合,构建该组合系统的整体最优控制模型。将本文提出的基于固定点理论的最优控制模型与基于线性二次规划方法的最优控制模型、被动最优控制模型和无控制模型进行对比分析。最后应用基于固定点理论的最优控制模型对伸臂桁架-ATMD组合系统的最优伸臂桁架位置进行单参数敏感性分析,研究最优伸臂桁架位置对不同结构影响因素的敏感性以及ATMD对不同类型伸臂桁架系统的抗风控制效果。研究结果表明：主体结构伸臂桁架系统类型不同,不同控制方案的作用效果不同,且主动控制方案对加速度响应的控制效果优于对位移响应的控制效果;与纯伸臂桁架系统相比,风荷载作用下主动调谐质量阻尼器对组合系统的最优伸...     

一种分数阶系统的内模控制器设计方法

本文针对分数阶系统,提出一种分数阶内模控制器设计方法.首先采用基于单纯形法的分数阶模型简化方法,对复杂模型进行简化处理.然后将内模控制器设计方法扩展到分数阶系统,针对简化的分数阶模型设计内模控制器,整定滤波器参数.仿真结果表明,本文所提出的模型简化的方法简单有效,基于简化模型所设计的控制器可以使系统获得良好的跟踪特性、扰动抑制特性和鲁棒特性.     

基于IPMC的分数阶控制及参数整定

离子聚合物-金属复合物材料(ionic polymer-metal composite,IPMC)是一种人工肌肉材料,作为一种新型执行器非常适用于仿生机器人的开发.使用分数阶控制器可以提高对动态系统的控制能力.为了说明分数阶控制的优越性,并对拟合精度高的IPMC分数阶模型设计最优分数阶控制器.首先针对IPMC驱动器的分数阶模型分别设计了整数阶PID控制器和最优分数阶PI1Dm控制器.然后,比较分析控制效果可见分数阶控制的上升时间更快,超调量更小,证明了应用分数阶控制方法可以使得被控系统的性能得到明显改善.最后,针对分数阶控制器的各个参数的变化对系统的影响做了详细的分析,故而可以选择最优参数实现分数阶最优控制.     

基于离子聚合物-金属复合物材料的分数阶控制及参数整定

离子聚合物-金属复合物材料(ionic polymer-metal composite,IPMC)是一种人工肌肉材料,作为一种新型执行器非常适用于仿生机器人的开发。使用分数阶控制器可以提高对动态系统的控制能力。为了说明分数阶控制的优越性,并对拟合精度高的IPMC分数阶模型设计最优分数阶控制器。首先针对IPMC驱动器的分数阶模型分别设计了整数阶PID控制器和最优分数阶PIlDm控制器。然后,比较分析控制效果可见分数阶控制的上升时间更快,超调量更小,证明了应用分数阶控制方法可以使得被控系统的性能得到明显改善。最后,针对分数阶控制器的各个参数的变化对系统的影响做了详细的分析,故而可以选择最优参数实现分数阶最优控制。     

异结构分数阶混沌系统的柔性变结构同步控制

基于分数阶微积分与Mittag-Leffler稳定性理论,探讨了异结构分数阶混沌同步问题.通过设计分数阶柔性变结构控制器,实现了异结构分数阶混沌系统的同步,并利用所设计的柔性变结构控制器,实现分数阶Liu系统与分数阶Arneodo系统的异结构同步.数值仿真结果验证了该控制器的有效性.     

反馈控制器的降阶问题

根据线性离散随机系统的包含原理,研究了系统的状态反馈和输出反馈控制器的降阶问题．给出了控制器降阶两种类型：聚集和约束．通过一个9阶系统控制器的设计,讨论降阶控制器和全阶控制器的性能．     

一种基于分数阶卡尔曼滤波器的模型预测控制器的设计与实现

针对一类分数阶线性系统,设计了一种基于分数阶卡尔曼滤波器的模型预测控制器。采用分数阶微分的Grunwald-Letnikov定义对被控对象的分数阶状态空间模型进行离散化,构造了一种分数阶卡尔曼滤波器,并将该滤波器得到的状态估计应用于预测控制系统的最优状态反馈控制中。将所提出的方法用于一种黏弹性阻尼系统的控制,仿真结果表明该预测控制器在设定值跟踪、抗噪声扰动等方面都有良好的控制性能;分数阶微分的短记忆长度不仅会影响分数阶卡尔曼滤波器的估计精度,还会对预测控制器的性能产生重要影响。     

基于分数阶微积分的模糊分数阶控制器研究

在分析分数阶微积分的基础上,提出了一种新型模糊分数阶比例积分微分控制器.分数阶微积分将传统控制器中的积分和微分的阶数扩展到任意实数,为控制器的设计提供了比传统整数阶更好的性能扩展.结合分数阶比例积分微分控制器和模糊控制逻辑,用分数阶比例积分微分单元代替传统的模糊比例积分微分控制器中的比例积分微分单元,构建了模糊分数阶比例积分微分控制器的结构,采用模糊逻辑推理和Tus-tin离散方法实现了模糊分数阶比例积分微分控制器的计算.最后,用数字仿真方法和不同条件下的对比分析验证了新型模糊分数阶比例积分微分控制器的优良控制特性.研究结果表明,设计的新型模糊分数阶比例积分微分控制器对非线性和参数不确定性具有较强的鲁棒性.     

制导弹箭分数阶控制系统

针对制导弹箭控制系统中系统参数出现较大的非线性和时变性等问题,整数阶PID控制难以获得满意的控制效果.根据分数阶微积分的定义和性质,构造了分数阶控制器的结构,分析了其控制器参数对系统性能的影响,将分数阶控制器应用到制导弹箭的控制系统设计中,并对制导弹箭的分数阶控制系统进行了研究.结果表明,分数阶控制器较PID控制器有更强的鲁棒性和抗干扰能力,可以应用于制导弹箭的控制系统中,设计的分数阶控制器的频域和时域响应特性较PID控制器要好.研究结果为分数阶控制器在制导弹箭控制系统中的应用提供了理论基础.     

伺服系统串级递阶滑模变结构控制

提出了一种串级递阶滑结构控制，将三维空间结构的控制器分解为两个二阶系统的控制器独立设计，这两个控制器共同完成系统的状态受限、控制受限式串级递阶滑模控制。给出了参控制器参数的确定方法，使系统获得优良的动态过渡过程品质。     

分数阶系统的二自由度PID预期动态整定法

采用实际模型简单控制的策略,针对分数阶系统提出一种基于预期动态方程的二自由度PID整定方案(DDE)。通过选取预期动态方程系数,将控制器参数与系统控制要求建立联系,确定各个参数的取值规则。8个分数阶模型的控制仿真结果表明,用DDE法整定的整数阶二自由度PID控制器可以使系统满足预期动态,并且该控制器具有与分数阶PID相当或较其更好的控制效果。     

智能悬臂梁的降阶H2控制

利用频域辨识方法得到智能悬臂梁的传递函数模型,在此基础上研究了柔性梁的降阶H2控制问题．首先利用系统增广技术将降阶H2控制问题转化为静态输出反馈问题;然后利用CCL（cone complementarity linearization）算法求解该静态输出反馈问题,给出了降阶控制器设计的结果,并与全阶控制器进行了性能比较．由于CCL算法是一种依赖于初值的迭代求解算法,无法保证得到全局最优解,迭代初值的选取就显得尤为重要,为此对初值选取进行了讨论;最后,对设计的控制器在柔性梁物理实验系统上进行了验证,实验结果表明了设计的有效性．     

复杂系统的一种模型降阶方法

为简化复杂系统控制器或观测器设计，提出一种模型降阶方法，根据线性系统包含原理的约束与聚集两类条件．采用平衡法与奇异值分解法相结合的联合降阶法，得到复杂系统的降阶模型。仿真结果表明，这种模型降阶方法是可行的。     

磁轴承超临界高速电机系统控制器设计

磁轴承电机系统高速运行时,转子需超越其一阶弯曲临界,超临界控制器的设计非常关键。为设计出能有效阻尼一阶弯曲模态振动的控制器,首先需对高速电机转子系统进行动力学分析,建立系统状态空间模型,以此为基础开展控制器研究工作。由于实际模型参数与理论模型存在差异,且难以精确获取,在控制器设计中,采用了相位整形技术。通过该方法,可基于试验测定的模态频率值,设计结构简单的控制器,有效提升磁轴承系统对转子一阶弯曲临界振动的阻尼效果。仿真与试验结果均证明了控制器的有效性,最终实现转子系统在高于48 000 r.min-1的转速下,平稳超越一阶弯曲临界,并成功运行到81 840 r.min-1。     

悬挂负载空中机器人的抗摆控制

为了解决悬挂负载空中机器人飞行时产生的负载摆动和残余振荡问题,本文采用滑模变结构方法设计了高度控制器和抗摆控制器。首先建立悬挂负载空中机器人的动力学模型,基于此设计出一阶滑模的高度控制器和二阶滑模的抗摆控制器,并且提出了一种改进型的边界层厚度可变的边界层法来降低抖震现象。最后使用MATLAB和Adams联合仿真,验证控制器的有效性。结果表明,设计出的控制器具有良好的抗摆效果,满足系统要求。     

分数阶PID控制器及其数字实现

提出一种新的比例、积分、微分(PID)控制器——分数阶PID控制器(包含分数阶积分器和微分器)，把传统的PID控制器的阶次推广到分数领域，它不但适合于分数阶系统，也适用于某些整数阶系统，并能够取得一些优于整数阶PID控制器的效果．给出了分数阶PID控制器的一种数字实现形式，运用Grunwald—Letnicov分数微积分定义，取有限项作近似处理，从而可以直接在时域中运用Z变换方法来计算分数阶PID控制器．仿真结果证明了所给方法的有效性．     

基于RBF-ARX模型的高速列车预测控制器设计

针对高速列车在复杂环境运行时,传统预测控制器出现的动力学模型失配、在线辨识实时性不强等问题,提出一种基于RBF-ARX模型的列车预测控制方法.首先,构建RBF-ARX模型作为列车控制器的预测模型,使用SNPOM算法处理列车运行中的大量历史数据,得到预测模型的模型阶次及优化参数,并验证了模型的准确性.然后使用该模型构造预测控制器对列车目标曲线进行在线跟踪仿真.结果表明:基于RBF-ARX模型的高速列车预测控制器不仅解决了动力学模型失配的问题,并且在控制精度及舒适度等方面都优于传统预测控制器.     

单臂柔性机械手的H_∞鲁棒控制

研究单臂柔性机械手的Ｈ∞控制和溢出抑制问题．用Ｌａｇｒａｎｇｅ假设模态法对柔性臂进行建模，截断高阶模态构造柔性臂的降阶模型．基于这个降阶模型，应用Ｈ∞控制理论设计一鲁棒降阶控制器．这样设计的闭环系统不但具有良好的跟踪性能，而且能够抑制溢出现象．最后实例数值仿真结果表明了设计的有效性