基于H∞ 控制的单机无穷大电力系统输出反馈控制器设计

为了采取有效控制策略以提高电力系统的稳定性,研究了基于单机无穷大(single-machine infinite-bus,SMIB)电力系统的H_∞输出反馈控制器设计问题。首先,基于电力系统基本方程建立了SMIB电力系统状态空间数学模型;接着,研究了输出反馈H_∞控制问题求解方法;最后,基于具体的SMIB控制对象设计了H_∞输出反馈控制器。实例仿真结果表明,在系统受到脉冲扰动时,加入次优H_∞控制器的SMIB电力系统相对于未施加控制的电力系统其振荡幅度峰值从0. 177降为0. 002,响应达到稳态的时间从3 s减小到2 s,说明系统的稳定性更高。     

变速恒频双馈风电系统的H2/H∞混合控制

针对外界未知扰动、随机变化的风速等不确定因素,建立了变速恒频双馈风电系统小信号改进数学模型,该模型解决了原风电模型中存在的部分耦合和非线性问题。基于H_2/H_∞混合控制算法,设计变速恒频双馈风电系统状态反馈控制器。通过求解Riccati方程得到H_2/H_∞混合控制问题的解。该控制器在保证系统具有一定鲁棒性的前提下,使控制效果得到改善。以某工况下的实际工程参数为基础,通过仿真,验证了该控制方法的有效性。     

建筑结构鲁棒H∞控制与作动器优化配置一体化

为解决建筑结构在地震或风荷载等作用下的振动控制问题,得出了状态反馈下的最优鲁棒H∞控制器。对于系统参数和输入特性都不确知的建筑结构,从鲁棒H∞控制理论出发,求解线性矩阵不等式。以鲁棒H∞范数的极小值γm in为准则,优化了作动器的数目和位置。该控制器的设计和作动器的优化配置同时考虑了两者的相互影响,对其进行了一体化设计。通过对一个多层剪切型建筑结构进行仿真计算,验证了该方法的有效性和其简单易行、鲁棒性强等特性。     

参数不确定建筑结构输出反馈保性能抗震控制

对存在模型参数不确定的建筑结构,研究其在给定二次型性能指标下的输出反馈保性能抗震控制问题.基于线性矩阵不等式处理方法,推导了输出反馈保性能控制器存在的充分条件,并给出了该类控制器设计的具体步骤.以6层建筑结构抗震控制为例,分别对确定性和Kanai-Tajimi过滤白噪声随机性地震加速度激励下控制前后结构的振动响应,进行了数值仿真.结果表明,无论结构模型参数是否存在变异,保性能控制器均有很好的控制效果.     

使用降维观测器的H_∞控制器设计

本文提出使用降维观测器来设计低阶H_∞控制器的方法。对于具有输出反馈的H_∞控制问题,可以转换成使用降维观测器的H_∞控制问题。通过直接求解状态空间方程,能够获得使用降维观测器的H_∞控制器,其存在的充分与必要条件是两个Riccati方程分别存在唯一的稳定化半正定解。降维观测器的输出是控制对象在最坏扰动作用下的状态估计值。另外,使用降维观测器的H_∞控制问题可以转换成模型匹配问题,并利用相应的结果获得低阶H_∞控制器。     

建筑结构滑模控制的趋近律方法

利用滑动模态控制方法对建筑结构进行振动控制,给出了基于指数趋近形式的控制律方法。当最大控制力受限时,给出了饱和滑模的控制方法和切换函数的确定方法。对以２种情况进行了研究：一种是,结构每一层都安装有传感器的全状态输出反馈滑模控制;另一种则是,只在结构重要位置上安装有传感器,并只利用此有限数量的传感器输出进行控制有有限状态输出滑模控制。算例结果表明,所提出的滑模控制方法能有效减小结构地震峰值响应,效果     

建筑结构抗震控制的闭环趋近律方法

对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究，给出了基于趋近律方法的变结构闭环抗震控制方法。算例分析结果表明，该控制方法能有效地减小结构的地震响应，具有较好的工程应用价值。     

恒温箱温度的H∞优化控制

提出了基于H∞优化控制的恒温箱温度控制问题。建立了将环境温度作为外部输入，电加热器输出功率作为控制输入，并考虑实际上温度检测滞后的动态模型，并对该模型进行了考虑控制成本的、以温度检测输出作为反馈的H∞控制设计。通过仿真结果观察，恒温箱温度的H∞优化控制是一种既体现了技术优势，又考虑到了经济效益的整体优化策略。     

基于最优前轮侧偏力的智能汽车LQR横向控制

为提高智能汽车在大曲率高速工况下的车辆横向稳定性和跟踪精度,该文提出了一种基于最优前轮侧偏力的智能汽车线性二次型调节器(LQR)路径跟踪横向控制方法。通过构建基于"前馈+反馈"的LQR控制器对期望前轮侧偏力进行实时在线求解并使跟踪误差收敛,最终通过刷子轮胎模型将控制量转化为期望前轮转角。该方法有效地保持了车辆模型与轮胎模型原有的非线性特性。基于PreScan搭建了仿真模型,结果表明:与应用线性轮胎模型的LQR控制器相比,所提出的控制方法在降低路径跟踪误差的同时,还能有效提升车辆的横向稳定性。     

粘弹性阻尼器消能结构基于H2和H∞性能优化设计

基于H2和H∞性能对粘弹性阻尼器消能结构中阻尼器进行布置,具有一定的优化效果;而针对只有一个薄弱层或某一薄弱层突出的结构,将该层控制输出作为唯一的控制输出,消能减震效果将明显改观.利用Matlab中LMI工具箱和优化工具箱可以方便地确定阻尼器在结构中的优化位置及相应的数量.通过结构响应计算可以合理地选择所需阻尼器的数量.选用一栋10层混凝土框架结构对优化方法进行了验证,非线性时程分析结果表明了其优越性.     

地震作用下高层结构重叠分散H_∞控制鲁棒性研究

文章针对地震作用下高层建筑结构振动控制的鲁棒性问题,将集中H_∞控制理论与多重叠分散控制理论相结合导出重叠分散H_∞控制算法;采用该算法将20层钢结构Benchmark结构模型分别划分为2、4、8个子结构进行数值计算与分析,比较当结构刚度变化+15%和-15%时的控制效果。结果表明,当结构刚度在一定范围变化时,重叠分散H_∞控制算法可以有效地抑制结构地震反应,控制效果不仅接近传统的集中控制方法,而且提高了高层结构大系统分散控制的鲁棒性。该算法可应用于大尺度高层结构振动控制中,实现高层建筑结构地震反应的可靠控制。     

时滞系统H∞控制的状态空间方法

介绍时滞系统Ｈ∞控制的状态空间方法，首先给出时滞系统Ｈ∞控制问题，然后基于Ｒｉｃｃａｔｉ方程的解，分别导出了基于状态反馈和输出反馈Ｈ∞控制器及其存在的条件，详细地阐述了时滞系统Ｈ∞控制器设计的基本思路。     

广义线性磁悬浮对象的H∞控制问题

给出了广义线性磁悬浮对象的数学模型,分析得出其具有非渐进稳定的特性。在此基础上,通过系统变换方法,得到了一种利于设计Ｈ∞控制器的结构,并且将参数不确定性问题转化为Ｈ∞控制的标准形式,给出了采用输出反馈的Ｈ∞控制综合方法,通过一个仿真的例子,说明该控制算法具有良好的稳定性,快速性以及精度度,通过这种方法,可以有效地对一般的磁悬浮对象进行控制。     

基于功率反馈的H桥级联型整流器电压平衡控制算法

提出了一种基于功率反馈的直流母线电压平衡算法,用于对H桥级联型(cascaded H-bridge,CHB)脉冲宽度调制(PWM)整流器的电压控制。建立了CHB整流器基于平均意义下的数学模型;通过数学分析得到了各级整流器稳态工作时有功功率与调制比之间的关系,依此推出基于功率反馈的电压平衡控制算法,并对该算法的适用条件进行讨论;在MATLAB上进行了4级级联的系统仿真,搭建2级级联的实验样机进行实验研究。仿真与实验结果表明:该算法在满足适用范围的前提条件下,能够实现对多级CHB整流器直流母线电压的平衡控制,且保证电流控制性能良好。     

基于线性变参数H∞反馈的机器人迭代学习控制器设计

提出了一种基于线性变参数（LPV）H∞反馈的迭代学习控制器,用于不确定性机器人的高精度轨迹跟踪,此控制器包括反馈部分和前馈部分,其中反馈部分设计为LPVH∞控制,前馈部分设计为高阶PD型迭代学习控制,在满足一定的收敛条件下,证明了该控制器的跟踪误差界正比于系统初始误差系统输出干扰项界,仿真结果不仅验证了此控制器随机器人关节位置变化始终具有干扰衰减、鲁棒稳定的性能,而且还验证了此控制器具有高精度轨迹跟踪的性能。     

基于动态输出反馈控制器的时滞Lurie控制系统的H_2/H_∞混合控制

对于一类时滞Lurie控制系统,利用Lyapunov-Krasovsklii泛函、线性矩阵不等式(LMI)方法、变量替换法和Schur补引理研究了该系统的动态输出反馈H_2/H_∞混合控制的分析与设计方法,给出了该系统是渐近稳定的,具有H_∞性能、H_2性能和动态输出反馈H_2/H_∞混合控制器存在的一个充分条件,并通过数值例子验证了所提设计方法和所得结论的正确性.     

广义离散线性系统动态输出反馈H∞控制分析

研究了广义离散线性系统的动态输出反馈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H∞控制器的过程设计.     

基于新型压电摩擦阻尼器的高压输电塔半主动抗震控制

基于笔者开发的以压电陶瓷管状驱动器为核心元件的新型压电摩擦阻尼器,利用ANSYS软件对高压输电塔进行有限元建模,并通过超单元法与MATLAB编程相结合的方法提取输电塔结构的整体刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵。利用MATLAB编制了LQR最优控制策略、最优Bang-Bang半主动控制策略的相关程序,并利用SIMULINK仿真工具箱将二者结合构成适于高压输电塔结构的半主动控制系统。利用所提出的压电摩擦阻尼器及所编制的半主动控制系统,对输电塔进行了EL-Centro地震作用下的振动控制。结果表明,该阻尼器及半主动控制系统能够有效地控制输电塔的地震响应且平均控制效果系数达25%。     

一类非线性切换系统基于观测器的 H ∞ 输出跟踪控制

对一类非线性切换系统,研究了其基于观测器的H∞输出跟踪控制问题.借助微分中值定理,将非线性切换系统转化为线性参数切换系统.当状态变量不可测或不易测时,基于平均驻留时间方法,给出系统在基于观测器的反馈控制器以及满足平均驻留时间条件的切换信号下带有权重的H∞输出跟踪控制问题可解的充分条件.仿真实例证明了设计方法的有效性.     

时滞分布参数切换系统的H∞控制

针对一类时滞分布参数切换系统的H_∞控制问题进行了研究。通过构造适当的Lyapunov函数,结合poincare不等式、线性矩阵不等式(LMI),给出了闭环系统渐近稳定的充分条件并设计了H_∞状态反馈控制器和切换规则。和已有的分布参数系统的结果比较,考虑了分布参数系统中拉普拉斯算子的系数对系统性能的影响。所得结果是已有时滞分布参数系统H_∞控制结论的推广。最后通过数值例子说明该设计方法的有效性。