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.     

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.     

考虑参数不确定性的汽车前轮主动转向输出反馈鲁棒控制

提出基于静态输出反馈的前轮主动转向(AFS)鲁棒控制器,以提高汽车横摆角速度跟踪性能和横向稳定性.在控制器设计中考虑了车速和轮胎侧偏刚度的不确定性,其中车速在一定范围内变化并且可测,采用多胞型模型来描述车速的不确定性.利用多目标优化与输出反馈鲁棒控制方法,同时提高汽车横摆角速度跟踪性能和横向稳定性.在Matlab/Simulink和Car Sim联合仿真环境中,对紧急转弯和双移线2种典型操纵工况下的控制器进行仿真试验.结果表明,所提出的控制器能够显著改善汽车的横向操纵性能和稳定性,降低驾驶员的工作负荷,且控制器对汽车模型参数的不确定性具有很好的鲁棒性.     

远程导弹鲁棒最优预见伺服地形跟踪控制器设计

设计一种基于多面体不确定性的导弹鲁棒最优预见伺服地形跟踪控制器.在目标值已知的情况下,基于LQ/H∞准则,通过求解线性矩阵不等式(LMI),得到具有状态反馈、积分环节和预见环节的鲁棒控制器参数.仿真结果表明,这种鲁棒最优预见伺服控制器在具有良好地形跟踪特性的同时,比一般最优预见伺服方法具有更好的鲁棒性能.     

基于鲁棒H∞的无人机飞行控制系统设计及实现

为解决无人机飞行过程中由于外界干扰及被控对象模型摄动引起的系统不确定性问题,提出了一种易于工程实现的鲁棒H_∞自动驾驶仪设计方法. 建立了描述无人机运动的线性化模型,选取权函数并构造了广义被控对象,利用鲁棒H_∞理论进行了控制器设计. 考虑到硬件实现,对鲁棒H_∞控制器进行了模型降阶和离散化,并将离散的控制器代码植入自动驾驶仪的DSP芯片中. 半物理仿真结果表明,无人机在自动驾驶仪作用下可以准确跟踪参考信号,各项运动参数满足设计指标,鲁棒H_∞控制器可应用于无人机飞行控制系统.      

主动前轮转向与直接横摆力矩H2/H∞集成控制

为提高车辆的操纵稳定性,建立了包括侧向、横摆运动在内的7自由度整车模型以及车辆理想跟踪目标模型.以车辆质心侧偏角尽量小,实际车辆尽量跟踪参考横标角速度为目标,运用H2/H∞混合控制理论设计了车辆主动前轮转向与直接横摆力矩混合鲁棒集成控制器,并与H∞控制进行比较.仿真结果表明:采用H2/H∞混合控制的系统具有更好的性能和抵抗外界干扰的鲁棒稳定性,能更好的提高车辆的操纵稳定性.     

广义离散不确定线性系统动态输出反馈鲁棒H∞控制分析

研究一类具有范数有界参数不确定性广义离散线性系统的鲁棒H∞控制问题.基于线性矩阵不等式和一个线性矩阵等式约束,导出动态输出反馈鲁棒H∞控制器存在的一个充分条件,并指出所需要动态输出反馈鲁棒H∞控制器的过程设计.     

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.     

基于LPV/H∞鲁棒控制的重型商用车自动循迹

在重型商用车自动循迹过程中,外部干扰的不确定性和系统状态的非线性通常会降低轨迹跟踪精度,为控制器的设计带来很大挑战。该文提出了一种新型重型商用车线性参数时变（linear parameter varying, LPV）/H_∞鲁棒控制器,解决了道路曲率的不确定性和纵向车速的时变性带来的轨迹跟踪精度降低的问题。对系统性能指标进行加权,利用增广的商用车四自由度动力学模型和轨迹跟踪模型设计了重型商用车横向H_∞鲁棒控制器;针对车辆纵向速度时变的问题,设计了改进的梯形多胞体LPV控制器。最终,通过联合仿真和硬件在环实验,验证了该控制算法的有效性和实时性。研究结果表明：该LPV/H_∞控制算法改善了原有控制算法的保守性,在保证重型商用车自动循迹稳定性的同时,能够显著提升轨迹跟踪精度。     

时变采样周期网络化系统混合鲁棒H2/H∞控制

针对存在时变采样周期和时延的网络化控制系统,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下控制问题.通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立了离散时间凸多面体不确定系统模型.利用矩阵不等式方法,设计了满足混合鲁棒H2/H∞性能的控制状态反馈控制器.对不稳定的连续时间系统,该控制器能使闭环系统保持渐近稳定并对外界干扰具有良好的抑制性.控制器存在的充分条件和具体参数通过求解线性矩阵不等式给出,计算简单.数值仿真结果表明所设计控制器的有效性.     

具有访问约束和随机时延的网络化系统动态输出反馈控制

针对一类同时具有介质访问约束和随机时延的网络化控制系统,研究了其中的动态输出反馈控制设计问题. 考虑到介质访问约束和随机时延的影响,将系统建模为一类具有参数不确定性的马尔可夫跳变系统,基于李雅普诺夫稳定性理论和LMI技术推导出系统稳定的充分条件,并且设计了相应的动态输出反馈控制器,使得闭环系统鲁棒稳定并具有给定的H_∞性能,最后通过仿真算例证明了所提出方法是有效的.     

不确定大系统分散鲁棒H∞控制的LMI方法

针对一类由N个子系统构成且存在参数不确定性的大系统,研究其分散鲁棒H∞控制器的设计方法.目标是分别设计状态反馈控制器和基于状态观测器的输出反馈控制器,使大系统在允许的参数不确定时鲁棒稳定,并且满足H∞性能指标.采用线性矩阵不等式(LMI)的方法,分别给出了状态反馈和输出反馈分散H∞控制器存在的充分条件,利用LMI控制工具箱可方便地求解.仿真结果表明了该方法的有效性和优越性.     

参数不确定离散广义系统的H2/H∞优化控制

利用线性矩阵不等式(LMI)研究一类不确定离散广义系统的鲁棒H₂/H_∞优化控制问题. 对系统所有允许的不确定参数, 提出了满足鲁棒H₂/H_∞混合性能的一个充分条件, 以设计状态反馈控制律, 保证闭环系统是允许的且满足鲁棒H₂/H_∞混合性能, 得到了该问题可解的一个矩阵不等式的充分条件, 并给出一个控制律的设计.     

基于T-S模糊模型一类不确定非线性系统的H∞模糊鲁棒跟踪控制

研究一类不确定非线性系统模糊鲁棒跟踪控制的设计. 基于存在外界干扰的不确定非线性系统的T-S模糊模型, 考察被控系统跟踪参考信号的误差, 得出跟踪误差指数稳定的约束条件, 在跟踪控制与镇定控制一致的前提下研究了H_∞模糊鲁棒跟踪控制器的设计问题, 基于Matlab的LMI和FLC工具可实现对此问题求解. 仿真实例验证了算法的有效性.     

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.     

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.     

广义不确定系统状态反馈鲁棒H∞控制器设计

研究一类具有范数有界参数不确定性广义线性系统的状态反馈鲁棒 H∞ 控制器设计问题 ,基于矩阵不等式 ,给出状态反馈鲁棒 H∞ 控制器存在的一个充要条件 ,并利用矩阵不等式的解给出鲁棒 H∞ 控制器的设计方法。     

时变采样周期网络控制系统混合H2/H∞动态输出反馈控制

针对网络化控制系统中出现的时变采样周期和时延现象,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下的控制问题。先通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立离散时间凸多面体不确定系统模型;然后以线性矩阵不等式的形式,构建参数依赖Lyapunov函数,给出保证系统渐近稳定并满足混合鲁棒H2/H∞性能的动态输出反馈控制器存在的充分条件和控制器的具体参数。数值仿真结果表明所设计的控制器能够保持系统渐近稳定。     

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。     

区域极点约束下不确定系统鲁棒非脆弱H_∞控制

多目标控制是控制系统工程领域近年来的研究热点问题,用于解决在若干个相互矛盾的目标存在的情况下如何得到一个能够满足多方面要求的解决方案.考虑到对闭环系统的鲁棒性、非脆弱性、干扰抑制性能以及动态响应特性等多方面控制目标要求,针对一类含有范数有界参数不确定性的线性系统,研究了其在干扰抑制指标约束以及闭环极点区域共同约束下的鲁棒非脆弱H∞控制问题.以有限能量扰动输入信号到性能评价输出信号之间的L2增益来衡量系统的抗干扰性能,以极点区域约束来改善闭环系统的动态响应特性,控制目标要求在对象和控制器同时存在参数不确定性的情况下,所设计的控制器能够使不确定性系统鲁棒稳定,闭环系统干扰抑制性能指标小于给定上界,并且闭环极点配置于复平面上指定的圆盘区域内.针对控制器增益具有加法式摄动和乘法式摄动的情况,分别以一个线性矩阵不等式(LMI)形式给出了满足设计要求的非脆弱鲁棒H∞控制器的可解性条件.通过数值算例进行控制器设计并对结果进行了深入讨论,分析结果表明了所提方法的有效性.