外骨骼机器人手指鲁棒跟踪控制

基于外骨骼机器人手指系统动力学,提出了机器人鲁棒μ控制器的设计方法。分析了系统模型的不确定性,将负载动力学作为系统的反馈不确定,建立了合理的被控对象标称模型。基于高速DSP实现鲁棒控制器的数字化,在μ控制器设计和数字实现过程中考虑了机器人系统的计算延时。通过实验评估采样延时对机器人控制器鲁棒性能的影响。实验结果表明,μ控制器能够抑制干扰和模型不确定对机器人系统的影响,系统具有很好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

柔性结构振动主动控制器的μ综合设计方法

在设计柔性结构振动主动控制器时,考虑了受控子系统参数摄动的一种典型情况：模态频率和模态阻尼的建模误差,并用线性分式变换的形式在状态方程描述的框架里,用一个对角块结构表达出这种参数不确定性;同时,把残余子系统视作对受控子系统的一种摄动,将溢出稳定性问题转化为同时含有参数不确定性与未建模动态的系统鲁棒稳定性问题;利用μ理论中的鲁棒性能定理,引入虚拟不确定块,把抑制外部扰动的鲁棒性能问题,统一到上述鲁棒稳定性问题中.最后通过最小化一个结构奇异值μ得到的控制器,以保证具有上述混合不确定性的闭环系统稳定并满足鲁棒性能要求.该方法在控制器设计时计入了混合不确定性块的结构特征,避免了常规（）∞鲁棒控制器在处理此类问题时的保守性.仿真算例表明该方法是有效的.     

基于μ-合成的直流电机鲁棒控制器研究

针对电机负载参数变化引起的模型不确定性,该文基于μ-合成控制理论,尝试设计具有较强鲁棒性的直流电机速度控制系统。首先依据干扰抑制原理,通过引入虚拟不确定块等将系统鲁棒性能问题转化为鲁棒稳定性问题,然后通过求解合适的权重矩阵使控制系统的性能满足设计要求;最后分别运用复数及混合μ-合成控制算法求得两种鲁棒控制器,并运用Hankel奇异值及动态性能空间方法予以简化。鲁棒性能分析及扰动抑制结果表明:所设计的两种控制器对电机负载的摄动均具有较强的鲁棒性,且对于标称值仅为实数的不确定闭环系统,采用D-G-K迭代混合μ-合成控制算法设计的鲁棒控制器对扰动具有明显更强的抑制效果。     

独立旋转车轮有轨电车μ综合导向控制

采用μ综合方法设计了低地板有轨电车主动导向鲁棒控制器,以使其重新获取由于采用独立旋转车轮而失去的直线对中和曲线通过能力,同时对车辆系统的参数不确定性具有良好的鲁棒性能.建立了独立旋转车轮有轨电车的两轴车模型,模型中每个车轮和一个轮毂电机相联.通过控制同一车轴左右轮上的电机输出转矩实现车辆的主动导向控制.在Matlab软件中对控制器进行了仿真验证,结果表明控制算法能够同时满足系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,并使车辆获得良好的直线对中和曲线通过性能.     

4WS车辆μ综合鲁棒主动侧倾操纵性能控制

为提高车辆的抗侧倾性能及降低高速下的侧翻危险性,应用μ综合鲁棒控制理论,针对四轮转向车辆,以横摆角速度跟踪和侧倾角速度反馈为控制逻辑,合理选择加权函数,设计鲁棒控制器和最优控制器抑制车辆侧倾.经仿真比较,设计的μ综合鲁棒控制器更具有良好操纵性能鲁棒性和稳定鲁棒性,对于轮胎侧偏刚度等引起的侧向干扰具有很好的抑制性能,实现传统四轮转向难以实现的主动侧倾操纵控制和跟踪性能.     

基于微分几何法的主动悬架鲁棒H∞控制

利用微分几何法和鲁棒H_○∞控制理论,提出一种基于微分几何法的主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H_○∞控制策略.在建立“车－ 椅”车辆三自由度模型的基础上,考虑座椅悬架和车辆悬架弹性力和阻尼力的非线性特性,应用微分几何法并经过非线性状态反馈变换的方法,对主动悬架非线性系统进行精确线性化.然后以底盘垂向加速度和座椅垂向加速度为控制目标,以车轮动态位移、车辆悬架挠度范围小于规定值为约束条件,设计出了座椅悬架和车辆悬架鲁棒H_○∞控制器, 并用Matlab/Simulink进行仿真实验验证了集成变增益LQR控制方法的有效性和可行性.     

一类带马尔科夫参数的不确定性系统鲁棒控制器设计

针对一类连续的带有马尔科夫参数的不确定性系统,进行鲁棒稳定性分析,利用李亚普诺夫定理,以不确定系统的名义系统作为研究对象,得到其鲁棒稳定性条件,对鲁棒控制器进行设计,将确定因素与不确定因素进行分离,通过Lyapunov函数和线性矩阵不等式定理得到系统控制器的线性矩阵不等式形式,并依据该形式进行仿真,得到算例的控制器参数.     

电动助力转向控制系统的μ分析与综合

在建立电动助力转向系统数学模型的基础上,考虑汽车电动助力转向控制系统设计中存在的参数摄动以及车辆行驶过程中路面高频、传感器测量噪声干扰的影响,在Matlab的μ分析与综合控制箱内,应用线性分式变换理论对模型中的参数摄动进行线性分式变换处理,并合理地选取系统中的相关权函数,构造电动助力转向系统的μ综合控制设计框架,采用D-K迭代算法求解了μ控制器.μ计算分析表明,所设计的μ控制器能够有效地抑制系统参数摄动及外界噪声干扰,与基于名义模型设计的H∞控制器相比,其闭环系统具有更好的性能鲁棒性和鲁棒稳定性.     

弹性飞机阵风缓和鲁棒控制研究

阵风干扰一直严重影响着飞机的飞行稳定性、性能和乘坐舒适度.基于现代鲁棒控制理论,研究了在气动弹性效应影响下的飞机阵风载荷减缓控制器的设计方法.首先根据气动弹性状态空间模型得到某通用飞机在纵向平面内的运动方程.然后在Dryden阵风模型作为外界干扰输入下,对弹性飞机标称系统设计了H∞控制器,取得了良好的阵风减缓效果,使得翼尖相对位移和质心加速度的均方根分别减小了66%和23.7%,同时讨论了评价输出加权函数的选择方法.由于系统在真实的环境下会存在不确定性,结合构建的不确定模型,设计了μ综合控制器,仿真结果表明,对于H∞控制器不再适用的不确定性系统,μ控制器能够满足鲁棒稳定性和鲁棒性能.     

基于μ综合的热轧动态设定型AGC鲁棒控制

通过对热轧动态设定型AGC控制系统模型进行理论分析,针对工程实际提出了一种基于μ综合的鲁棒控制方法.当系统中存在轧机刚度摄动时,热轧动态设定型AGC控制仍能实现期望的控制性能.通过引入表征系统性能的虚拟块,应用主环定理将动态设定型AGC系统在模型摄动下设计满足性能要求的控制器问题转换为广义系统的鲁棒稳定性问题,实现了系统鲁棒性能.它克服了使用H∞方法解决该问题的鲁棒性能缺点,其设计目标真实反映控制目标,方法更加有效.依据现场数据的仿真实验表明,基于μ综合的鲁棒控制方法比H∞方法具有更好的鲁棒性能.     

基于LMI非线性不确定时变时滞系统鲁棒H∞控制器设计

应用线形矩阵不等式（LMI）方法给出了一类非线性不确定时变时滞系统的鲁棒H∞控制器设计方法。应用Lyapunov稳定性理论得到相应的LM I,通过对其求解得到既能使闭环系统鲁棒稳定又能保证闭环系统鲁棒H∞性能的控制器。     

基于TS模糊模型和扰动观测器的集成悬架控制系统设计

由于汽车负载质量变化的非线性和摩擦力等扰动因素的存在,传统方法设计的主动悬架性能会受到较大影响。文章设计了一个集成悬架主动控制系统,建立1/4车三自由度振动模型,利用TS模糊模型对非线性的负载质量建模,从而提升控制器的鲁棒性;由于悬架迟滞特性对汽车平顺性能影响较大,使用MTS试验台对悬架进行了力特性分析,建立了精确的悬架摩擦力模型,并设计了一个扰动观测器来估计由实际摩擦力引起的扰动,对摩擦力进行补偿;以人体加速度、悬架动行程和车轮动载荷为控制目标,设计了一个基于TS模糊模型和扰动观测器的集成悬架H_∞状态反馈鲁棒控制器。时域和频域的分析结果表明:与被动悬架、主动汽车悬架、主动座椅悬架相比,该文设计的主动集成悬架能够有效提升汽车平顺性;且在BUMP激励下,集成悬架系统可以快速降低冲击载荷,具有良好的鲁棒稳定性。     

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。     

基于LMI的四自由度车辆模型主动悬架H∞控制

针对带有电液主动悬架的四自由度半车模型,选取加权函数阵对系统的频域性能指标进行整定,应用基于线性矩阵不等式的H∞控制算法设计出主动悬架H∞输出反馈控制器,该方法能够有效地解决系统的鲁棒干扰抑制问题.仿真结果表明,通过选择恰当的加权函数设计电液主动悬架H∞控制器能够有效降低车身垂直加速度和俯仰角加速度,改善汽车的行驶平顺性和乘坐舒适性.     

鲁棒控制器-观测器在转台控制系统设计与信真中的应用

采用鲁棒降阶观测器-控制器联合设计的方法针对HIT-3T2型飞行仿真转台中框控制系统的不确定线性模型设计了中框加速度的鲁棒降维观测器-控制器 .基于此,对中框控制系统设计了校正网络.仿真结果表明,系统在标称工作点达到了所希望的性能指标,同时具有一定的鲁棒稳定性和鲁棒性能.     

时滞神经网络的鲁棒控制器

对不确定变时滞神经网络系统的鲁棒控制器的设计进行了分析.通过构建李亚普诺夫泛函并结合线性矩阵不等式方法及有关不等式技巧给出了不确定时滞神经网络的输出反馈鲁棒控制器的设计方法,提出了易于实现的鲁棒控制器设计的代数判据,其结论与满足一定条件下系统的变时滞大小无关.最后给出了实例并进行了仿真,实验结果表明所设计的鲁棒控制器的有效性.     

具有输入饱和的非线性广义交联系统的分散控制

利用Lyapunov稳定理论和矩阵理论研究了具有输入饱和的不确定非线性广义交联系统的分散鲁棒控制问题.采用广义Riccati方程,对一类具有输入饱和的不确定非线性广义交联系统,给出了一种分散广义鲁棒镇定控制器的设计.考虑了另一类特殊的具有输入饱和的不确定广义相似交联系统,给出了该类系统的一种分散广义鲁棒镇定控制器的设计,由于控制器本身也具有相似结构,因此控制器很容易设计且易于工程的实现.     

带有时滞的离散不确定系统的鲁棒稳定性

考虑了带有时滞的离散不确定系统的鲁棒D-稳定化问题,利用矩阵范数理论给出了系统稳定的充分条件,进而推广了该文的结果.对两类给定结构的控制器,得到了相应的不确定的离散闭环系统的鲁棒D-稳定的充分条件.基于这些条件,给出了相应的鲁棒D-稳定化控制器的设计方法,并举例说明了提出的方法的有效性.     

一类非线性扰动时滞系统的基于观测器的鲁棒控制

讨论了一类不确定时滞系统的基于观测器的控制器设计问题,其中不确定是非线性时变的.在非线性不确定性满足有界条件下,通过构造增广系统,利用Lyapunov稳定性理论,给出了该不确定性系统基于观测器的鲁棒镇定的充分条件,并给出了相应的状态观测器和鲁棒控制器.     

混合μ综合的状态空间设计

根据有理函数矩阵严格正实的概念,采用一系列等价变换,推导出易于混合μ综合的状态空间实现．在时域里给出了混合μ综合的充分条件和设计方法．当广义对象严格真时,含有不确定对象系统的鲁棒控制器可通过交替解两个线性矩阵不等式而获得．在此基础上,基于线性矩阵不等式应用内点法进行了鲁棒控制器设计和计算机仿真