基于变增益鲁棒控制的拦截弹姿控系统设计

针对线性变参数系统,在吸收传统变增益控制思想的基础上,基于保Hz性能插值设计了一种变增益鲁棒输出反馈控制器.首先,把整个参数集基于"H,性能覆盖"的概念分割成若干个子集,然后在每个子集上利用保H∞性能插值设计变增益鲁棒控制器,并在计算出各子集的插值以后得到保证系统在整个变参数集上具有H∞性能的变参数变化率的上界.通过引入该上界,消除了控制器中的参数变化率,从而便于工程应用.文章的最后把它成功的应用于动能拦截弹姿控系统设计,达到了预期的控制效果.     

基于参数相关Lyapunov函数的鲁棒H2/H∞控制

研究凸多面体不确定连续系统的鲁棒H2/H∞优化控制问题。为降低设计的保守性,提出一种具有参数相关Lyapunov函数的鲁棒H2/H∞性能准则。基于该性能准则,推导出鲁棒H2/H∞状态反馈控制器存在的充分条件,并以双线性矩阵不等式（BMI）的形式给出。给出了用于鲁棒H2/H∞控制器优化设计的迭代线性矩阵不等式（ILMI）算法。对某卫星姿态控制系统的仿真结果表明了该方法的有效性。     

一类不确定超混沌系统连续变增益调度H∞控制

针对一类超混沌系统,提出一种连续变增益控制器.主要思想是先将此超混沌系统分为线性和非线性两部分,运用梯度线性化方法得到非线性部分的一系列局部线性化模型,将超混沌系统控制问题转化为一组线性系统来处理.针对每一个线性系统,设计满足稳定性能要求的变增益状态反馈矩阵,最后,通过拟合得到连续变增益控制器.将该方法推广到同时含有参数不确定项和外部干扰的超混沌系统中,并引入H∞性能指标.仿真结果说明了此控制器设计方法的有效性.     

一类非线性不确定时滞系统的时滞相关鲁棒H∞控制

针对一类具有状态非线性不确定性的时滞系统,基于适当形式的Lyapunov泛函和Lyapunov稳定性理论,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,讨论了时滞相关型鲁棒H∞状态反馈控制器设计问题.在非线性不确定性满足增益有界条件下,得到了该类时滞系统依赖于时滞的满足鲁棒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.最后给出一个具体算例说明了该方法的有效性.     

模糊连续变增益H∞控制器及其在生化过程中的应用

针对连续搅拌反应釜系统(CSTR)和生物反应等连续系统,采用梯度线性化,设计一种连续变增益控制器,主要思想是先利用梯度线性化方法得到非线性系统的一系列局部线性化模型,结合H_∞理论和极点配置得到变增益矩阵,通过拟合得到连续变增益H_∞控制器,再引入模糊隶属度函数,使控制器兼顾快速特性和良好的阻尼特性,保证系统始终具有较好的动态性能。仿真结果说明了此控制器设计方法的有效性。     

离散广义系统基于动态输出反馈的H∞控制

考虑离散广义系统的动态输出反馈H∞ 控制问题。利用广义代数Riccati不等式 (GARI) ,给出离散广义系统存在正常动态输出反馈H∞ 控制器、使得闭环系统是容许的 ,且其从外界干扰输入到受控输出的传递函数矩阵具有H∞ 范数约束的充分必要条件。在适当的假设下 ,得到了正常动态输出反馈H∞ 控制器存在的必要条件以及一个充分条件 ,同时给出了相应的控制器构造 ,以算例说明了定理的可行性     

VTOL直升机的鲁棒非脆弱H∞控制

针对含有飞行时滞的垂直起飞着陆(VTOL)直升机系统,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,设计了考虑加性控制器增益摄动的时滞相关鲁棒非脆弱H∞控制器.利用描述系统变换,得到了状态反馈鲁棒非脆弱H∞控制器存在的充分条件.在无控制增益摄动的情形下,读控制器能够允许更大的飞行时滞.引入凸优化算法,求解使闭环系统渐近稳定且干扰抑制水平最小的最优控制器参数.仿真结果表明所设计的控制器具有良好鲁棒性和非脆弱性.     

H∞理论在BTT导弹自动驾驶仪设计中的应用

研究了H∞控制理论在BTT导弹自动驾驶仪设计中的应用,重点讨论了广义被控对象模型的建立,以及权函数的选取原则。首先建立俯仰独立、滚转偏航耦合的BTT导弹数学模型,通过分析BTT导弹设计需求,选择权函数,建立起H∞控制BTT自动驾驶仪结构模型,并用H∞方法设计了BTT导弹俯仰通道和侧向通道的自动驾驶仪。     

一类不确定时滞系统的鲁棒H∞控制

讨论了一类含有不确定参数的多时滞线性系统的鲁棒H∞ 控制问题 ,分别给出了全维鲁棒H∞ 动态输出反馈控制器和静态状态反馈控制器的设计。所设计的控制器使得相应的闭环系统对一切时滞和所有允许不确定参数保持内稳定 ,并且闭环系统从扰动到受控输出之间传递函数的 H∞ 范数不大于给定的指标值     

基于观测器的不确定时滞Markov跳变系统H∞控制

讨论了一类线性不确定时滞Markov跳变系统的控制问题,针对能量有界的输入噪声,设计了基于观测器的优化鲁棒H∞控制器。基于鲁棒控制理论,通过对重构的观测器系统的分析,提出了使得系统随机稳定且满足一定输入输出H∞增益的模态依赖的控制器存在条件。结合构造的Lyapunov函数和线性矩阵不等式变换,给出了H∞控制器的设计方法,并将其描述为一个优化问题。基于观测器设计的优化H∞控制器使系统具有随机稳定性,状态的跟踪性能好,抑制干扰能力强,满足所给的范数指标。仿真示例说明了设计方法的有效性。     

执行器有故障时关联大系统的可靠H∞控制

针对一类具有常时滞、执行器故障和参数不确定性的关联大系统可靠H∞控制问题,提出了可靠H∞控制器的设计方法,其中参数不确定性满足匹配条件,而执行器故障采取比通常的离散故障模型更实际的连续增益故障模型。本文的目的是设计无记忆分散控制器镇定被控系统。利用线性矩阵不等式获得该控制器,使得系统在此控制器下无论是否发生故障都保持渐近稳定,并且具有一定的H∞性能指标。通过仿真的例子,验证该分散状态反馈控制器的可行性。     

非线性H∞可靠控制:完全信息情况

研究了非线性H∞状态反馈可控制及其控制器的参数化问题，基于Hamilton-Jacobi不等式，得到了非线性H∞状态反馈可靠控制问题可解的充分条件，并构造了一簇控制器，使得当有执行机构失效时，闭环系统仍渐近稳定且L2增益有限。     

基于H∞鲁棒控制的挠性卫星姿态控制

针对存在未建模动态、模型参数不确定性和外力矩扰动的挠性卫星，通过选择合适的加权函数将挠性卫星姿态控制问题转化为H∞混合灵敏度问题。采用H∞优化方法设计了鲁棒控制器。最后对卫星姿态控制系统进行了仿真研究，结果表明采用鲁棒控制器的姿控系统较传统的PID控制的姿控系统具有更好的鲁棒稳定性和抗干扰性能。     

时滞广义区间系统的H∞鲁棒弹性控制

研究了一类时滞广义区间系统的H∞鲁棒弹性控制问题。研究该问题的目的是设计状态反馈弹性控制器,使得闭环系统是鲁棒稳定的,同时具有H∞范数界。分别对控制器增益具有加法式摄动和乘法式摄动研究了弹性控制器的设计问题。该问题通过对系统进行广义二次能稳定且具有H∞范数界的研究而得到解决。控制器的设计可以通过求解一组线性矩阵不等式(LMI)得到。最后,数值例子说明了方法的有效性。     

基于H∞控制理论的BTT导弹自动驾驶仪设计

针对三通道耦合BTT导弹自动驾驶仪设计问题,提出了应用H∞控制理论对其设计的方法。该方法把俯仰、偏航及滚动通道间耦合作用看作是干扰项,这样从H∞标准状态方程形式上看,导弹模型没有了耦合,从而可以对滚动、俯仰和偏航三个通道独立进行设计。给出了应用该方法的具体步骤。通过三通道导弹控制系统联合仿真研究表明,该设计方法可行,可以很好的抑制耦合干扰,满足设计指标。     

基于广义输出反馈的奇异大系统分散鲁棒H∞控制

针对奇异大系统,研究其分散鲁棒H∞广义输出反馈控制问题。基于有界实引理将存在分散鲁棒H∞广义输出反馈控制器的条件归结为一组矩阵不等式,采用同伦迭代算法求解分散鲁棒H∞广义输出反馈控制器,使闭环大系统鲁棒稳定,并满足给定的H∞性能指标。最后用数值例子说明了该设计方法的有效性。     

磁悬浮反作用飞轮中磁轴承的H∞控制与仿真研究

对外转子、大转动惯量、小跨距的磁悬浮反作用飞轮进行了系统分析与建模,设计了基于混合灵敏度函数的H∞控制器,并给出了H∞控制器和PID控制器的S-T特性仿真曲线和阶跃仿真曲线.通过对两种控制器相关项的比较,得出：基于H∞理论的控制器比传统的PID控制器具有更好的动态性能、更强的扰动抑制能力和更好的鲁棒性.     

不确定离散广义系统的H∞保成本控制

利用Riccati不等式,给出了H∞保成本离散广义系统和H∞保成本控制的定义,设计状态反馈H∞保成本控制器,使得闭环系统不仅对于容许的参数不确性保持正则、稳定、因果,而且使相应的闭环系统的二次性能指标具有上界及给定的H∞性能γ.基于线性矩阵不等式(LMI)给出了H∞保成本控制器的表达式。最后用数值例子说明设计方法的有效性和可行性。     

随机时延网络控制系统的Markov建模及H∞控制

利用Markov跳变理论讨论了一类具有随机时延以及数据包丢失的网络控制系统的建模方法.其中,系统中的传感器、控制器采用时间驱动,执行器采用事件驱动,传感器的数据采用单包传榆.针对网络控制系统被控对象状态无法直接测量得到的问题,提出了一种静态输出反馈H∞控制器设计方法;根据线性矩阵不等式相关理论,通过建立和求解一个凸优化问题,得出了静态输出反馈H∞曩优控制律.最后,用仿真例子验证了该方法的可行性以及理论的正确性.     

直升机H∞鲁棒控制器的优化设计及仿真

为满足ADS-33E所规定的操纵品质要求,有效克服模型不确定性的影响,提出了一种基于遗传算法的直升机H∞鲁棒控制器设计方法。首先把ADS-33E频域操纵品质指标和时域指标的设计要求转换为不等式约束,在此基础上应用多目标遗传算法自动搜索满足指标要求的最优鲁棒加权函数阵,进而得到最优H∞鲁棒控制器。最后,应用上述方法设计了某型直升机横侧向H∞鲁棒控制器,仿真结果和性能分析表明,控制器具有良好的鲁棒性和操纵品质,表明了该方法的有效性。

Abstract：

A novel H∞ robust flight controller design method for a helicopter was proposed based on multiple objective genetic algorithm （MOGA）,in order to satisfy handling qualities requirements of ADS-33E and overcome inferior effect of model uncertainty. Requirements of time-domain and ADS-33E were described as inequality constraints,and MOGA was used to obtain optimal weighting functions matrices. Afterwards,optimal H∞ robust controller,which satisfied corresponding time-domain and frequency-domain requirements,was synthesized. Finally,H∞ robust controller for a certain helicopter＇s lateral motion was synthesized,and the simulation results and performance analysis show that the controller is of preferable robustness and handling quality.