A robust tolerance design method based on process capability

This paper presents a method for robust tolerance design in terms of Process Capability Indices (PCI) . The component tolerance and the suitable manufacturing processes can be selected based on the real manufacturing context. The robustness of design feasibility under the effect of uncertainties is also discussed. A comparison between the results obtained by the proposed model and other methods indicates that robust and reliable tolerance can be obtained.     

一类非线性切换系统的非脆弱鲁棒H_∞控制

针对一类不确定非线性切换系统,在控制器存在摄动的情况下,给出了非脆弱状态反馈控制器和切换律的设计方案.利用多Lyapunov函数方法,通过子系统之间的切换,使系统对所有允许的不确定性渐近稳定且具有H∞性能界.该问题可解的充分条件不依赖于Hamilton-Jacobi不等式,所提出的方法不要求任何一个子系统渐近稳定.作为应用,当单一的连续控制器难以实现时,借助混杂状态反馈策略,讨论了非切换不确定非线性的非脆弱鲁棒H∞控制问题.最后用一个例子验证了结论的有效性.     

运动机构的鲁棒优化设计方法

为了解决设计中存在的公差与实际制造中的误差经常引起运动机构的实际性能发生波动甚至发生变异的问题,通过构建设计目标机构的目标函数鲁棒性和约束函数鲁棒性,将鲁棒优化设计方法应用到运动机构的设计中。通过对四杆机构的摆杆、机架尺寸发生波动时的运动响应进行鲁棒优化计算,与传统设计方法得到的优化解相对比,鲁棒优化设计解能够使设计的运动结构具有更加稳定的性能。算例表明,鲁棒优化设计方法能够有效降低参数波动对运动机构性能的影响,是解决该类问题的有效途径。     

基于输出反馈的电液作动器自适应指令滤波控制

针对电液作动器跟踪控制中存在的结构化和非结构化的不确定问题,本文提出了一种输出反馈自适应鲁棒指令滤波跟踪控制方法.该方法结合了改进的LuGre摩擦补偿技术和自适应鲁棒指令滤波控制技术.自适应法则用来处理结构化不确定性;控制器鲁棒设计用来解决非结构化不确定性.除了位置信号外,速度、压力和摩擦力值均来自观测器,来自观测器的模型误差通过鲁棒设计进行补偿.指令滤波控制技术用来解决经典反步控制中固有的“复杂性爆炸”问题.控制器可以保证系统渐进稳定.通过对比实验证明了该方法在跟踪性能上的有效性.     

一类非线性不确定系统的渐近输出跟踪

非线性系统的输出跟踪是控制理论及控制工程中的一个重要研究课题。该文针对一类不确定性满足匹配条件的仿射非线性系统,提出了一种基于标称系统和不确定性上界的连续型鲁棒状态反馈输出跟踪控制器设计方案。     

一类不确定非线性系统的鲁棒自适应控制

针对一类包括非线性不确定性、有界干扰、时变参数等的具有纯参数反馈形式的不确定非线性单输入单输出系统,利用反演设计方法同自适应控制相结合的方法,设计了状态反馈鲁棒自适应控制器.该控制器能使系统达到渐进稳定,并能保证闭环系统信号的全局有界性,对非线性不确定性和有界干扰具有一定的鲁棒性,且对不确定性的知识要求不多.从仿真实例看出,所设计的鲁棒自适应控制器具有满意的控制效果,而且控制量在容许控制的范围之内.     

一类不匹配不确定非线性系统的鲁棒控制

研究一类包含不匹配不确定性非线性系统的鲁棒镇定问题,应用李亚普诺夫直接法,提出了一种基于不确定项上界的连续型鲁棒控制器设计方法,该控制器分为两部分,分别地匹配不确定项和不匹配不确定项进行补偿,由于在控制器中引入了两类时变函数,因而与以前的一些仅能保证系统一致最终有界的控制器相比,本文提出的控制器可确保相应闭环系统大范围渐近稳定,此外,用来补偿匹配不确定项的控制器,其每一分量仅与相应通道的不确定项有关,因而要求的控制能量小,所提控制器计算简单,更易实现,仿真结果证明了所提方法的可行性与有效性。     

考虑装配约束条件有效性的统计公差最优解

基于负平方形式的加工成本-公差函数和田口质量损失函数,用方和根法建立装配精度约束条件,分别对两种公差优化数学模型采用拉格朗日方法进行求解:第一种模型仅以制造成本最小为目标;第二种模型以制造与质量损失的总成本最小为目标.分析了装配精度约束条件在以上两种公差优化模型求解过程中的作用:第一种模型的目标函数随着公差的增大而减小,因此装配精度必定为有效约束条件;第二种模型的目标函数未必随着公差的增大而减小,因此装配精度约束不一定是有效约束条件.推导了第二种模型在装配精度约束条件有效和无效两种情况下公差的解析最优解,并用实例验证了所提出方法的有效性.     

稳健性结构设计的广义有效性

该文用基于实验设计法的稳健性结构设计方法,对结构进行了广义和狭义的稳健性设计。用2水平值描述不确定参量的变化幅,设计变量则设定为3水平值,以利用实验设计法。通过变化稳健性设计的目标函数中权重系数值,实现广义和狭义的稳健性设计。以典型的三桁架超静定结构问题为算例,结果表明广义的稳健性设计目标下结构的稳健性与蒙特卡罗拟法所得可靠性结果是一致的,而狭义的稳健性结构设计则得不到这种有效性。     

非线性广义离散区间系统的鲁棒非脆弱H_∞控制

研究一类含有非线性扰动的广义离散区间系统的鲁棒非脆弱H∞控制问题,所研究的非线性扰动满足Lipschitz条件.首先,利用Lyapunov函数理论,研究不确定非线性广义系统的鲁棒H∞控制问题;其次,以线性矩阵不等式(LMI)形式,给出了系统鲁棒非脆弱H∞控制器存在的充分条件,使得对于所有容许不确定性,闭环系统都允许且H∞性能指标满足给定上界.同时,给出状态反馈控制器的设计方法;最后,用数值例子表明了所提出方法的有效性.     

一类线性不确定离散系统的广义l_1鲁棒跟踪控制

针对存在未建模动特性和外部干扰的被控系统,给出了一种同时考虑跟踪误差和控制输入的鲁棒控制器设计方法.结合l1优化方法和有限拍控制原理,首先分析最坏情况系统稳态跟踪误差简洁的表达公式;然后同时考虑系统跟踪误差和控制输入,问题便归结为一个非线性规划问题.采用可行点法处理它,进而得到了控制器.因为这类控制器设计过程中考虑了控制输入,所以它的适用范围更为广阔.而先前的控制器可认为是它的一种特例.     

一种工程结构的鲁棒优化设计方法

在结构优化的过程中结合鲁棒设计的思想，考虑了不确定因素的影响，在取得目标的最优解的同时，使该目标在可行区域内对变量的变化不敏感。针对目标函数及约束函数的鲁棒性，将工程结构鲁棒优化问题描述成双目标优化问题，采用带权无穷范数理想点法求解该双目标鲁棒优化问题的Pareto最优解。两杆支架的设计结果表明，鲁棒优化设计的结构不仅具有更高的质量，且在设计时具有很强的灵活性。     

非线性不确定组合系统基于观测器的鲁棒分散镇定

讨论了一类组合系统的变结构鲁棒观测器的设计及这类系统基于估计状态反馈分散镇定问题。所设计的变结构观测器使得观测误差渐近趋于零 ,同时基于估计状态所设计的鲁棒分散控制器确保闭环系统是渐近稳定的     

非线性模糊脉冲系统的输出反馈模糊控制

研究了非线性模糊脉冲系统的静态输出反馈鲁棒模糊控制问题.基于线性矩阵不等式(LMI)方法提出了一种静态输出反馈模糊控制新方案.采用并行分布补偿(PDC)的基本思想设计输出反馈控制器,并利用Lyapunov方法理论证明闭环系统以全局指数稳定.最后基于LMI方法,将鲁棒模糊控制器的设计问题转化为线性矩阵不等式问题(LMIP).仿真表明了本方法的有效性.     

一类非线性多时滞系统的鲁棒镇定

研究在状态及控制变量中均含时滞的一类Ｌｕｒｅ型非线性不确定系统的鲁棒镇定问题，即设计线性控制律，以抑制系统的不确定性、时滞性和Ｌｕｒｅ非线性等因素的影响，从而保证原系统鲁棒稳定。基于Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论，利用奇异值分解的方法，通过求解最优调节器的代数Ｒｉｃｃａｔｉ方程，给出了期望控制律的存在条件和解析表达式，使不确定系统在不同时滞作用下及Ｌｕｒｅ非线性因素影响下仍能达到渐近稳定，为这类问题的解决提供一种途径。     

具有参数不确定性的欠驱动四旋翼无人飞行器的非线性控制器设计(英文)

针对具有参数不确定性的欠驱动四旋翼无人飞行器,设计了一种非线性飞行控制器.该控制器主要采用非线性鲁棒以及在线参数估计算法.利用基于李亚普诺夫稳定性分析方法,证明了这种控制器可以使四旋翼无人飞行器的x,y,z方向的位移跟踪参考轨迹,偏航角ψ稳定到任意点,并且达到全局最终稳定的控制效果.同时相对于一般的滑模控制算法,本文提出的控制器消除了颤振现象.数值仿真结果表明,本文提出的控制设计具有良好的控制效果.     

具有输入饱和约束的永磁同步电机伺服 系统鲁棒有限时间控制

针对存在模型参数非线性不确定性因素和输入饱和约束的永磁同步电机伺服系统控制问题,提出一种具有抗输入饱和约束的鲁棒有限时间控制方法。为了处理输入饱和约束问题,通过定义饱和非线性函数将系统模型转化为带输入饱和约束的状态空间方程形式;将模型参数非线性不确定性因素扩张为一个新的状态变量,进而通过设计干扰观测器实现对不确定性因素的在线估计和前馈补偿,以提高系统的鲁棒性能;在模型参数不确定性因素前馈补偿的基础上设计永磁同步电机伺服系统鲁棒有限时间控制器,保证系统跟踪误差的有限时间收敛。仿真对比结果验证了所设计控制方法的有效性。     

基于云遗传算法的不确定性环境下平台资源调度适应性优化方法

针对战场环境中不确定因素对平台资源调度方案的影响,提出了一种面向不确定事件的平台资源调度适应性优化方法。考虑平台损耗和任务处理时间2个方面的不确定性,建立以最大任务执行效率为目标函数的平台资源调度的适应性优化问题的数学模型,根据不确定事件对平台资源能力或任务属性的影响来判断是否触发调度方案的适应性优化,并基于云遗传算法设计了平台资源调度适应性优化问题数学模型的求解方法,最后通过算例进行了验证。仿真结果表明,使用云遗传算法对平台资源调度方案进行适应性优化调整,能得到更加优化的平台任务匹配关系,并从整体上缩短使命完成时间。     

Integrated Robust Design Method Based on Maximum Tolerance Region

Traditionally,parameter design is carried out prior to tolerance design. However, this two-step design strategy cannot guarantee optimal robustness for products＇ quality. The proposed integrated robust design method determined the optimal parameter and tolerance simultaneously by calculating the maximum tolerance region,thereby improving the quality of products. In addition,the proposed method did not need uncertainty analysis to obtain the maximum tolerance region,so that the calculation cost could be decreased. And the method avoided the difficulty of gaining costtolerance function as maximum tolerance region represented both demand of cost and robust. Finally,an amplifier circuit case was conducted for verification purpose. Based on the results, the proposed approach could provide robust solution with optimal maximum tolerance region.     

一类非线性系统的鲁棒状态观测器

该文研究了一类具有结构和参数不确定性的非线性系统的状态观测器设计问题。在假定非线性系统的线性部分是可观测,不确定性满足Lipshchitz条件的情况下,利用变结构的控制的思想提出了一种非 线性滑模型状态观测器设计方案,并利用李亚普诺夫稳定性理论证明了该状态观测器可使状态估计误差按指数规律渐近收敛。所设计的观测器对结构和参数不确定性具有较强的鲁棒性。