基于H∞理论的倒单摆控制系统

利用loop shaping design procedure（LSDP）设计倒单摆H∞控制器,以Tustin摩擦力模型及干扰观测器（disturbance observer,DOB）补偿台车与轨道间的摩擦力及干扰,观察在H∞控制器下倒单摆的鲁棒稳定性及鲁棒性能．实验结果显示,补偿摩擦力及干扰后的系统明显优于未补偿的系统．     

基于未知输入观测器的主动式座椅悬架鲁棒H_∞控制

针对随机干扰环境下一类新型主动式车辆座椅悬架系统,基于未知观测器根据可测量的座椅加速度来估计座椅在车辆行驶过程中产生的摩擦力,并给出具有摩擦补偿的鲁棒H_∞控制器设计方法,以控制车辆座椅悬架在被动状态下所传递的低频振动.首先,建立座椅悬架系统的动力学模型,建模过程中考虑系统中存在的摩擦力及座椅随机振动等干扰因素;其次,建立基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)的稳定判据,并保证系统的H_∞性能指标,利用LMI求解未知观测器的增益和控制器增益;最后,建立仿真模型并以白噪声作为路面激励,通过对加速度、位移和摩擦力估计在有无控制器状态下的对比实验验证扰动作用下具有摩擦补偿的鲁棒H_∞控制器的有效性.仿真结果表明,在随机干扰下受该方法控制的主动式座椅悬架具有良好的瞬态响应性能,能够有效抑制座椅悬架的垂直振动和增强乘坐的舒适性.     

时滞不确定T-S模糊系统的H∞鲁棒控制

讨论一类具有状态和输入时滞的不确定Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型的H∞控制问题.采用并行分布补偿控制法(PDC),建立系统镇定的充分条件并给出了H∞鲁棒控制器的设计方法.该方法保证了模糊闭环系统内部渐近稳定并满足从干扰输入到控制输出的H∞范数界约束.仿真实例验证了该方法的有效性.     

自由漂浮空间机械臂基于神经网络的H_∞鲁棒控制

考虑到自由漂浮状态的空间机器人模型不确定性,提出了神经网络的H∞鲁棒控制策略.首先建立自由漂浮空间机器人的动态模型,再利用径向基函数(RBF)神经网络良好的逼近能力自适应补偿系统的未知非线性模型,逼近误差作为外界干扰通过鲁棒控制器消除,该方法从整个闭环系统的稳定性出发建立了神经网络权值在线学习算法,利用H∞理论设计的鲁棒控制器保证了系统的稳定性,并使系统L2增益小于给定的指标.仿真结果表明了所提出的控制器的有效性.     

不确定非线性系统的鲁棒H_∞保性能控制

针对具有有界时变参数不确定性和外部干扰的非线性系统,提出了一种鲁棒H∞保性能控制设计方法.基于李雅普诺夫稳定性定理和多项式平方和(sum of squares,SOS)方法,直接对非线性模型采用非线性的控制方法,给出基于状态反馈的鲁棒H∞保性能控制器存在的充分条件,使得闭环系统对于所有可能的不确定性和外部干扰不仅能够鲁棒渐近稳定,同时还能够满足相应的二次性能指标和H∞性能指标.通过求解相应的凸优化问题,得到状态反馈控制器,使得二次型性能指标上界或H∞干扰抑制度最小.仿真结果验证了所提方法的有效性.     

一类模糊不确定网络控制系统的保性能控制

针对网络控制系统中存在数据传输时延,以及由被控对象和控制器之间的不同步给系统所带来的稳定性问题,提出了鲁棒H∞保性能控制器的设计方案.将时延的不确定性转换为系数矩阵的不确定性,在此模型基础上利用并行分配补偿,并根据H∞鲁棒控制理论及线性矩阵不等式(LMI)方法,获得了网络控制系统的全局渐近稳定性及H∞控制律存在的充分条件,同时提出了网络控制系统鲁棒H∞保性能控制器的设计方法,仿真说明该方法的可行性和有效性.     

非线性扰动的时滞广义大系统的鲁棒稳定与H_∞控制

针对一类非线性扰动的时滞广义大系统,研究其鲁棒H∞混合反馈控制器的设计问题.基于有界实引理,应用线性矩阵不等式方法,构造Lyapunov函数,进而得出条件使得不确定广义大系统渐进稳定并且可以解得H∞混合控制器.求解对应的线性矩阵不等式(LMIs)可以得到所需的鲁棒H∞控制器,使在控制器作用下的闭环系统渐进稳定,且满足了一定的性能指标,并且抑制了干扰的影响.     

不确定非线性串联系统的鲁棒H∞自适应控制

针对含有未知参数和干扰的不确定非线性串联系统,运用本质改进的加幂积分器技巧及 backstep ping递归设计方法,提出了问题可解的充分条件以及可解时控制器的构造性算法,设计出一种新的鲁棒 H∞适应控制器,进而实现了闭环系统的鲁棒H∞几乎干扰解耦,仿真结果说明了结论的可行性.     

一类基于T-S模糊模型的非线性广义系统的鲁棒H_∞控制

目的解决一类时滞T-S模糊广义系统的鲁棒H∞控制问题.方法利用Lyapunov函数方法、矩阵缩放理论以及线性矩阵不等式(LM I)技术研究了一类基于T-S模糊模型的非线性广义系统的鲁棒H∞控制.结果首先给出了基于观测器的H∞控制器存在的充分条件,保证了闭环系统是容许且具有H∞性能.通过矩阵缩放理论把这个充分条件表示成了线性矩阵不等式形式,得到了H∞控制器设计方法.结论在系统状态未知并且具有时滞和干扰情况下,所提出的方法很好地解决一类基于模糊模型的非线性广义系统的鲁棒H∞控制问题,通过一个数值算例说明了所提方法的有效性和可行性.     

连续区间系统的鲁棒 H∞控制:LMI方法

研究了一类连续区间系统的鲁棒 H∞控制问题.首先基于一个等价变换,将区间系统转换为一个具有时变参数不确定性的线性系统.然后利用线性矩阵不等式(LMI)方法讨论了系统的鲁棒稳定性以及扰动衰减度,得到检验该类系统鲁棒稳定且具有 H∞性能γ的新的充分条件,用同样的方法得到系统鲁棒镇定且具有 H∞性能γ的判定条件,并设计了系统鲁棒 H∞状态反馈控制器.通过求解一个凸优化问题,还可以得到该区间控制系统最优的扰动抑制水平及相应的鲁棒 H∞状态反馈控制器.所得结果均以LMI的形式给出,求解方便.最后通过仿真算例验证了本文结果具有更小的保守性.     

STATCOM的非线性鲁棒控制器设计

针对含有参数不确定性及外部扰动的静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)单机无穷大系统,研究了鲁棒H∞控制问题.应用改进自适应backstepping方法及Lyapunov方法构造出系统的存贮函数,同时设计出鲁棒H∞控制器及参数替换律.在内部扰动中重点考虑了阻尼系数不易精确测量的影响,该控制器不仅保留系统的非线性特性和对未知参数的实时在线估计,而且能够有效抑制干扰对系统输出的影响.仿真结果表明所提控制器的有效性和优越性.     

基于LMI的4WS-4WD车辆H_∞鲁棒控制器设计

基于线性矩阵不等式(LMI)设计了H_∞鲁棒最优控制器以及H_∞鲁棒非脆弱控制器.通过两自由度(2-DOF)车辆模型推导并建立H_∞鲁棒控制系统,此外,定义系统摄动并对摄动矩阵进行分解,进而利用线性矩阵不等式求解控制器.仿真结果表明,H_∞鲁棒最优控制器对侧偏角及横摆角速度的控制效果显著优于LQR控制器.同时,在控制器存在摄动及对侧偏角及横摆角速度进行控制的情况下,H_∞鲁棒非脆弱控制器的鲁棒性能显著优于普通鲁棒H_∞控制器.因此,H_∞鲁棒最优控制器解决了普通鲁棒H_∞控制器控制性能差的问题,H_∞鲁棒非脆弱控制器则解决了普通H_∞鲁棒控制器对参数变化敏感的问题.     

网络控制系统的鲁棒H_∞容错控制器设计

研究了一类网络控制系统(NCS)的鲁棒H∞容错控制器设计问题.基于一类包含网络时延和数据包丢失的网络控制系统模型,考虑了更实际、更一般的执行器部分失效情况.然后利用Lyapunov Krasovskii泛函方法,通过引入一个积分不等式,得到了此类系统的H∞鲁棒稳定性条件并且采用锥补线性化算法给出了此类系统的鲁棒H∞容错控制器的设计方法.最后,数例仿真结果表明,对于任意容许的不确定性以及执行器的故障,所设计的控制器能使系统鲁棒渐近稳定,且具有H∞范数界.     

非线性不确定性奇异系统的鲁棒H∞控制

讨论了非线性不确定性奇异系统的鲁棒H∞控制问题，给出了非线性不确定性奇异系统的H∞鲁棒性能准则，利用经性矩阵不等式（LMIs)的方法，给出了系统满足H∞鲁棒性能准则的充分条件，在这个条件下，分别讨论了非线性不确定性奇异系统的鲁棒H∞控制反馈控制器和输出反馈控制器的设计，得到了鲁棒H∞控制器存在的充分条件。     

具有时变不确定性的广义系统的鲁棒H∞控制

研究具有一般形式的不确定广义系统的鲁棒H∞状态反馈和动态输出反馈控制器的设计问题·基于广义二次H∞性能概念,利用线性矩阵不等式,首先证明了如果存在鲁棒H∞动态状态反馈控制器,则必存在鲁棒H∞静态状态反馈控制器,然后给出鲁棒H∞静态状态反馈控制器存在的充要条件及构造方法,最后给出鲁棒H∞动态输出反馈控制器存在的充分条件以及相应的控制器构造·     

TCSC的自适应鲁棒H_∞控制

研究了含有参数不确定性及外部扰动的TCSC(thyristor controlled series compensation)单机无穷大母线系统的鲁棒H∞控制问题,使用自适应backstepping方法及Lyapunov方法构造出系统的存贮函数,同时设计出鲁棒H∞控制器及参数替换律.在内部扰动中同时考虑了阻尼系数不易精确测量和发电机电势不可直接测量的影响.该控制器不仅保留系统的非线性特性和对未知参数的实时在线估计,而且能够有效抑制干扰对系统输出的影响.仿真结果表明,所设计的控制器能够快速抑制振荡,保证单机无穷大系统的暂态稳定.     

具有输入滞后的不确定系统的鲁棒H_∞控制

针对一类具有输入滞后的不确定系统,基于所谓的还原法,结合Lyapunov稳定性理论,讨论了其鲁棒H∞控制器设计问题.在零初始条件下,得到了该系统满足鲁棒H∞性能的一个充分条件,且控制器存在的充分条件由线性矩阵不等式组(LMIs)的形式给出,可以通过求解一个线性矩阵不等式组获得鲁棒H∞控制器,最后以一个具体算例说明了该方法的有效性.     

基于LMI的鲁棒H∞容错动态输出反馈控制设计

针对线性不确定系统,研究了其执行器失效情况下鲁棒容错H∞动态输出反馈控制设计问题.基于连续型执行器故障模型,利用线性矩阵不等式(LMI)方法提出了线性不确定系统动态输出反馈H∞容错控制器存在的充分条件,给出了动态输出反馈H∞控制器的设计方法.所获得的控制器不仅能使故障系统鲁棒稳定,并且能达到给定的H∞性能指标.仿真实例证明了所提出设计方法的有效性.     

不确定模糊系统的有限时间鲁棒H∞控制

讨论了一类不确定非线性模糊系统的控制问题,针对能量有界的输入干扰,设计了基于状态反馈的有限时间鲁棒H∞控制器.基于鲁棒控制理论,通过对状态反馈系统的分析,提出了使得系统既符合有限时间稳定又满足H∞控制指标的控制器存在条件.结合构造的Lyapunov-Krasovskii函数和线性矩阵不等式理论,给出了控制器存在的可行性描述.基于有限时间稳定性理论设计的鲁棒H∞控制器,使系统具有有限时间稳定,抑制干扰强,满足给定范数指标的特点.仿真实例说明了该设计方法的有效性.     

一类非线性不确定系统鲁棒H~∞控制器的设计

利用微分对策方法 ,讨论了一类不确定性非线性控制系统的鲁棒H∞ 控制问题。给出了在所有允许的不确定范围内 ,使闭环系统具有鲁棒H∞ 控制特性的状态反馈鲁棒H∞ 控制器、输出反馈鲁棒H∞ 控制器以及基于观测器的鲁棒H∞ 控制的设计方法。指出了如果相应的一个或两个Hamilton -Jacobi不等式有非负解 ,则该不确定非线性系统的鲁棒H∞ 控制问题有解。