基于H∞方法的数控机床永磁直线伺服系统二自由度鲁棒控制器设计

基于模型匹配原理和鲁棒控制理论,针对参数摄动问题,对永磁直线伺服系统的速度H∞控制器提出优化设计。用线性矩阵不等式求解标准H∞控制问题得到输出反馈H∞控制器,以保证直线系统的鲁棒性。仿真结果表明,采用本文方法设计的直线伺服系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,对对象参数摄动等不确定性因素具有很强的鲁棒性。     

基于反馈线性化的气压伺服系统非线性H∞控制

该文将基于直接反馈线性化的非线性H∞控制策略应用于气压伺服系统。一方面，引入反馈线性化把具有强非线性的气压伺服系统转化为伪线性系统，从而可利用线性系统理论进行控制器设计；另一方面，引入H∞控制，处理由于模型不准确，运行参数的摄动等引起的鲁棒性问题。这使得对于气压伺服系统能够按照一定的性能指标来设计控制器，并且该控制器对于系统运行参数摄动和建模不准确具有鲁棒性。     

多时滞不确定系统的非脆弱H∞鲁棒控制

针对一类复杂的多时滞不确定系统,在控制器增益存在加性和乘性两种摄动形式时,分别设计了非脆弱H∞鲁棒控制器,利用构造的Lyapunov函数和线性矩阵不等式,证明并给出了非脆弱H∞鲁棒控制问题有解的充分条件.所设计的控制器使系统具有鲁棒性,能满足所给H∞范数指标,而且当控制器增益参数变化时,系统性能指标同样能够满足要求.该系统对环境参数的变化具有更好的适应能力.算例仿真结果表明,系统对不确定参数变化及控制器增益摄动都具有鲁棒性,对大幅度的干扰波动具有很强的抗扰动能力.     

交流转矩伺服系统H∞鲁棒控制

以交流转矩伺服系统简化模型为控制对象,设计了基于H∞鲁棒稳定控制器的两自由度内模控制器.仿真实验结果表明,在系统参数存在摄动的情况下,与传统控制器相比系统跟随性能、鲁棒稳定性均有所提高,有效抑制了参数摄动对系统性能的影响.     

不确定变时滞系统的非脆弱保性能H∞控制

针对一类不确定变时滞系统,研究了其非脆弱保性能H∞控制问题.利用Lyapunov泛函和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)方法,分别对控制器增益具有加法式摄动和乘法式摄动2种情形进行了讨论,得到了系统存在非脆弱保性能H∞控制律设计的充分条件,并且基于此条件给出了控制器的设计方法.仿真结果表明,控制器对变时滞和不确定参数具有鲁棒性,且对扰动具有很好的抑制能力.     

巨型望远镜的鲁棒控制策略研究

介绍了大望远镜机架控制系统的特异性,分析了影响控制系统性能的非线性干扰.比较了两种鲁棒控制理论,指出H∞控制更适用于望远镜的机架伺服系统.基于H∞控制理论,将非线性摩擦转矩处理为标称系统的输出端乘法摄动,把克服非线性摩擦转矩的影响转化为提高系统对模型摄动的鲁棒性;同时也考虑了系统对风扰力矩的抑制能力.通过MATLAB编程得到了一个H∞速度控制器,仿真结果表明,该控制方案相比传统的PID控制有更高的鲁棒性及可以实现更高精度的跟踪与校正.     

不确定多时滞非线性系统的H∞鲁棒控制

针对一类更具一般性的含有不确定项的多时滞非线性系统，在不确定项范数有界的情况下，设计了鲁棒H∞状态反馈控制器和输出反馈控制器，给出了鲁棒H∞控制问题有解的充分条件，并利用微分对策原理和耗散性原理证明了这些充分条件。由于讨论的系统更广泛，所以设计的反馈控制器以及得到的H∞控制问题有解的充分条件比以往文献介绍的更具一般性。算例仿真说明了此H∞控制律的设计步骤和方法。仿真结果表明，此方法对不确定性参数在20％的范围内摄动时具有一定的鲁棒性，对干扰输入具有较强的抑制能力。     

离散Markovian跳变系统模态依赖非脆弱H_∞控制

本文考虑待设计控制器增益存在乘性范数有界不确定摄动,研究了离散Markovian跳变系统在跳变参数可获得时的模态依赖非脆弱H∞控制问题.运用LMI技术推导出模态依赖非脆弱反馈H∞控制器存在的充要条件,并得到计算控制器参数的公式.最后针对一个具体数值算例进行了仿真,通过测取状态响应和输出响应曲线,并与不考虑控制器参数摄动的常规H∞反馈控制器设计结果相比较,展示了本文方法的有效性.     

随机PWM CCM Boost变换器非脆弱H_∞控制

对CCM Boost变换器引入两模态马尔科夫链稳态期望平均脉宽固定的随机PWM策略,首先推导建立变换器的离散随机跳变模型,然后基于随机跳变系统非脆弱H∞控制理论为Boost变换器设计了非脆弱H∞控制器,最后在Simulink仿真平台上设计仿真电路进行验证.仿真结果表明,设计的控制器改善了Boost变换器的EMI品质,对控制器参数摄动表现出非脆弱性,整个变换器系统具有较好的鲁棒性.     

永磁直线电机的H∞鲁棒控制系统设计

对矢量控制的永磁直线同步电机构成一个三环系统.为了克服不确定性因素和各种扰动对系统的影响,提高系统的鲁棒性能,在速度环和电流环内设计了H∞状态反馈控制器.将系统设计转化成H∞标准设计问题,然后通过求解线性矩阵不等式设计H∞状态反馈控制器.仿真结果表明,与常规的比例积分调节比例积分调节(PI)控制相比较,提出的控制策略使系统响应速度快,对扰动抑制能力强,对参数变化不敏感,具有较强的鲁棒性和伺服性能.     

一类结构不确定系统的摄动反馈分析与设计

对一类对象和控制器同时具有结构不确定摄动的闭环系统的鲁棒稳定性分析与设计问题进行了研究。利用Riccati不等式、H∞ 范数及矩阵分解等方法 ,得到了系统不确定参数的一种鲁棒稳定摄动界。进一步给出了已知系统参数摄动界时的标称控制器的设计方法。     

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。     

不确定变时滞Lurie控制系统的鲁棒非脆弱保性能H_∞控制

针对参数不确定的时变时滞Lurie控制系统,研究了鲁棒非脆弱H∞保性能控制器的设计问题.首先利用Lyapunov泛函、积分不等式和引入自由权矩阵的方法,得到了系统绝对稳定及非脆弱保性能H∞控制器存在的充分条件,然后将其化为线性矩阵不等式,通过线性矩阵不等式的可行解构造控制器增益具有加法式摄动和乘法式摄动的非脆弱控制器.数值仿真例子说明结果的有效性.     

不确定广义系统非脆弱混合H2/H∞优化控制

针对不确定广义系统非脆弱混合H 2/H∞优化控制问题,对控制器增益具有加法式摄动和乘法式摄动两种情形采用线性矩阵不等式方法研究其充分条件,并设计满足要求的鲁棒非脆弱混合H 2/H∞状态反馈控制器,使得闭合系统在满足H∞性能的前提下极小化H 2范数的上界.     

线性区间系统的鲁棒非脆弱H∞控制

讨论了一类区间系统的鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制问题．考虑的非脆弱控制器其控制器参数在未知的区间内波动但波动幅度已知,该形式的控制器等效描述类似于范数有界摄动形式的非脆弱控制器,基于线性矩阵不等式方法,给出了鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制方案,所设计的控制器在给定区间内波动时保证闭环系统稳定且满足给定的H∞性能指标,数值例子表明了H∞上述设计方法的有效性。     

一类结构不确定系统的摄动反馈分析与设计

对一类对象和控制器同时具有结构不确定摄动的闭环系统的鲁棒稳定性分析与设计问题进行了研究。利用Riccati不等式、H∞范数及矩阵分解等方法，得到了系统不确定参数的一种鲁棒稳定摄动界。进一步给出了已知系统参数摄动界时的标称控制器的设计方法。     

离散马尔科夫跳变系统模态不依赖非脆弱H_∞控制

针对跳变系统跳变参数无法获取的情形,考虑待设计控制器增益存在乘性范数有界不确定摄动,研究了离散马尔科夫跳变系统的模态不依赖非脆弱H∞控制问题.基于几个重要引理,导出了模态不依赖非脆弱状态反馈H∞控制器存在的以耦合线性矩阵不等式形式表达的充分条件,并给出了确定控制器参数的显示表达式.最后给出一个具体算例,利用Matlab7.0的LMI工具箱进行数值仿真,通过求取相应的状态响应和输出响应曲线,并与在设计阶段不考虑控制器参数摄动的常规H∞状态反馈控制器设计方法的结果进行比较,演示了所提出方法的有效性和优越性.     

线性系统的H∞／L2鲁棒控制问题及其简化

本文研究具有参数不确定性的线性系统的鲁棒性控制问题，提出并证明了不确定系统在Ｈ∞边界约束下使Ｌ２指标最小的充分条件，由此导出Ｈ∞／Ｌ２综合方法可将参数摄动系统的鲁棒控制器的设计问题转化为其标称系统当干扰强度增大时的鲁棒控制器的设计问题。     

具有控制器增益变化的离散时滞系统鲁棒H?可靠控制

研究了具有控制器增益变化的离散时滞系统鲁棒H∞可靠控制问题。在考虑更一般、更实际的执行器连续故障模型的基础上,分别给出了系统控制器具有乘性摄动和加性摄动时的H∞可靠控制器存在的充分条件;设计的可靠控制器不仅能够保证系统稳定,且满足H∞性能约束。最后仿真实例说明了方法的有效性。     

电动汽车电动助力转向系统鲁棒H∞控制

针对汽车行驶过程中汽车EPS控制器受到转向系统参数摄动、路面干扰、传感器噪声以及大侧向风干扰等不确定性影响,导致助力电流的不精确性和影响EPS系统性能和驾驶安全的问题。建立了EPS系统数学模型,分析了EPS系统的内部不确定性以及外部干扰。用LFT线性分式变换形式表达出EPS模型,求解了不确定性M矩阵。应用H∞控制理论,根据系统性能指标设计了权函数和H∞控制器。结果表明,与PD控制进行了性能对比,稳定时间和电动机最大助力扭矩分别降低了40.00%和36.98%。在传感器噪声和路面高频力矩等外界干扰影响下,H∞控制器比PD控制器具有更好的性能鲁棒性和鲁棒稳定性,具有良好的抗干扰性能,能够满足EPS性能要求。