H∞优化控制理论在振动控制系统中的仿真研究

研究了H∞优化控制方法在振动控制系统中的应用.以磁悬浮球装置作为被控对象,研究了H∞优化控制在抗干扰能力、鲁棒性,以及抑制"溢振”方面的性能.仿真结果表明H∞优化控制理论在振动控制中抑制"溢振”方面具有优良性能.     

用压电薄膜进行板振动能动控制

研究了关于具有压电式传感器（Ｓｅｎｓｏｒ）和调节器（Ａｃｔｕａｔｏｒ）的板振动的能动控制，并用有限元素的方法预测了面板的动态响应。该系统由于模型的误差可能导致溢振（ｓｐｉｌｌｏｖｅｒ），从而需用具有鲁棒性的Ｈ∞控制方法来抑制板的振动。实验证明，这种控制方法是有效的。     

基于LMI方法的轧机主传动系统机电振动H∞控制

为了抑制机电振动,保证对干扰有良好的动态抑制作用且无静态扰动误差,针对轧机主传动系统,建立了基于模型匹配二自由度系统的状态空间模型,并将轧机主传动系统机电振动控制设计问题归结为标准的H∞控制问题;用线性矩阵不等式法得到输出反馈H∞控制器,以保证系统的鲁棒性.仿真研究结果表明,该方法有效改善了轧机主传动系统的跟踪性能,抑制了系统的机电振动现象,同时减小了轧制负荷扰动引起的动态速降.     

输电塔-线体系风致响应的鲁棒半主动控制

为了抑制输电塔-线体系的风致动力响应,基于多目标优化理论设计了鲁棒H2/H∞控制器.在体系平面内、外振动状态方程的摄动矩阵中引入不确定性,运用MATLAB中的线性矩阵不等式工具箱并结合改进的限幅最优(MCO)控制器提出了H2/H∞_M CO半主动控制策略.以某特高压猫头型输电塔-线体系为算例,分别计算了其在无控制、被动控制、恒定增量(CI)半主动控制及H2/H∞_M CO半主动控制下的风致响应.结果表明:H2/H∞_M CO策略对塔体位移、塔体加速度和塔底内力的抑制效果比无控制、被动控制及CI控制的抑制效果都要显著.     

基于智能结构的空间大型可展开天线H∞振动控制

将智能结构应用到大型可展开天线的“在轨”振动控制中,使得结构紧凑,重量轻,控制效果好,并将H∞控制理论应用于控制系统的设计,采用平衡降阶处理方法设计控制器。算例仿真结果表明:所设计的大型可展开天线“在轨”振动控制智能结构系统具有良好的鲁棒性能,并能有效地抑制外界的干扰。这为大型可展开天线的在轨振动控制系统的设计提供了依据。     

结构振动噪声的H∞反馈力控制研究

基于H∞控制理论,采用次级力作为执行器,应用反馈控制来抑制结构振动噪声,建立了结构振动声辐射反馈力控制模型,引入了性能加权函数,得到了广义系统模型,将反馈控制器设计问题转化为标准H∞控制问题求解.同常用的自适应滤波前馈控制相比,这种方案不需要用参考信号、不存在声反馈问题.封闭空间结构振动声耦合反馈力控制仿真结果表明:通过合理选择性能加权函数,噪声可以在指定频带得到良好的控制,最大噪声峰值近20 dB(A).     

抑制抖振的新方法──滑模变结构控制切换面H_∞优化设计

提出一种抑制抖振的新方法。这个方法把引起抖振的因素归纳为系统数学模型的不确定性，并采用H∞优化方法设计滑技变结构控制的切换面。由于它能使滑动模态实现希望的频率整形，故能有效地抑制抖振。计算机仿真实验结果证实所提出的方法是有效的。     

一种自适应容错H_∞控制方法

针对有执行器故障的连续时间线性时不变控制系统,结合自适应控制方法和线性矩阵不等式(LMI)技术研究系统的容错H∞控制问题.利用LMI得到一个定常控制增益并同时优化系统干扰抑制性能(H∞性能).在定常控制增益基础上加上自适应控制方程得到完整的状态反馈控制器,使得系统在执行器故障下稳定,并通过李亚普诺夫第二稳定性定理,证明所提出的自适应容错控制系统比定常增益容错控制系统具有更为优越的干扰抑制性能.最后给出一个数值例子来验证该方法的有效性和优越性.     

抑制伺服转台周期性扰动的H∞重复控制方法

提出了一种H∞重复控制方法，来抑制转台速率系统中存在的位置相关周期性扰动.该方法综合了H∞控制和重复控制，H∞控制用于整定不确定系统和抑制干扰.而重复控制在未知对象模型的情况下抑制控制系统中的周期性干扰.计算机仿真结果表明该方法有效的改善了转台速率系统的平稳性,并提高转台控制系统的鲁棒性能.     

线性系统动态输出可靠H_∞控制

对于线性系统,研究了基于线性矩阵不等式的动态输出反馈可靠H∞控制器设计问题.在设计过程中,使用了比离散故障更实际的连续故障模型.不论有无故障,设计的可靠控制系统均保证了执行器的渐近稳定性和H∞性能.在保证故障发生时一个给定H∞性能界的前提下,优化无故障情况下系统的H∞性能.一个数值例子说明了提出方法的设计过程和有效性.     

基于H∞的振动系统多输入多输出鲁棒控制仿真

应用H∞控制理论,设计多输入多输出结构振动鲁棒H∞反馈控制系统.首先建立了振动系统多输入多输出反馈控制模型,然后利用混合灵敏度设计方法,通过合理选择性能加权函数和鲁棒加权函数,将鲁棒反馈控制器设计问题转化为标准H∞控制问题求解.以简支钢梁为对象,完成了两输入两输出结构振动鲁棒H∞控制器设计,频域和时域的仿真计算结果表明,通过对性能加权函数和鲁棒加权函数的选取,系统闭环后最大奇异值显著下降,系统能在指定频带上取得良好的减振效果.     

基于LMI的建筑结构地震动H2/H∞混合控制

从H∞干扰抑制理论出发,基于线性矩阵不等式（LMI）多目标控制理论,设计出H_∞控制器和具有H2性能指标的H₂/H_∞混合控制器,通过平衡H2性能和H∞性能关系,使得结构的加速度响应得到进一步减小.最后通过算例证实了这些控制器对地震作用的抑制性能.     

时变不确定广义周期系统的保性能H_∞控制

研究了时变不确定广义周期系统的保性能H∞控制问题,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,由Lyapunov稳定性理论给出了不确定广义周期系统保性能控制与保性能H∞控制的充分条件,并给出了鲁棒H∞控制律与鲁棒H∞控制律的设计方法.     

具有极点约束的不确定压电柔性结构鲁棒H∞振动控制

以具有范数有界不确定的压电柔性结构为对象,考虑其被控模态参数的不确定性以及剔除残余模态所引起的模型误差,建立了模态空间内结构的不确定线性分式模型;根据所建立的不确定模型,设计了一个对结构进行振动控制的非同位动态输出反馈H∞控制器,并将不确定闭环系统的极点配置在所预设的区域;利用线性矩阵不等式方法,将具有极点约束的不确定压电柔性结构鲁棒H∞振动控制问题转化为一个具有线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题.仿真结果表明,所建立的模态不确定模型是合理可行的,系统在控制结构低频模态的同时,能很好地抑制在非同位控制中因模型降阶而带来的高阶模态溢出;与单纯的鲁棒H∞控制方法相比较,采用带极点约束的鲁棒H∞控制方法对不确定柔性结构进行振动控制,可保留很好的稳态响应,同时也获得了更理想的动态响应特性.     

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.     

微电网背景下UPQC鲁棒H2/H∞优化控制方法研究

由于微电网中的负载、电源类型多变化快,造成大量谐波和电压波动等电能质量问题.为此,本文建立了UPQC统一数学模型,提出了一种基于鲁棒H2/H∞的微电网UPQC优化控制方法.该方法将模型参数的不确定性引入到状态方程中,使得闭环系统对所允许的不确定性同时满足H∞干扰抑制和最优H2性能,把鲁棒H2/H∞控制器的设计转化为具有线性矩阵不等式的优化问题,进而推导出线性动态反馈控制器.理论分析和仿真实验结果表明:该方法具有控制效果好、响应速度快、鲁棒性强等特点.     

基于粒子群优化算法的永磁同步电机H_∞速度观测器

H∞速度观测器实现了对永磁同步电机矢量控制系统的转速估计。然而,观测器中加权矩阵的选取费时费力,从而限制了其在高性能变频调速系统中的应用。为了解决上述问题,本文提出了一种基于粒子群优化算法的永磁同步电机H∞速度观测器。该方法在H∞速度观测器矢量控制系统的基础上引入粒子群优化算法,并在文中给出了算法的实现方式。仿真结果证明:基于粒子群优化算法的永磁同步电机H∞速度观测器进一步提高了永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统的控制性能,同时具有更好的动态性能和抗干扰性能。     

振动压路机无级调幅H_2/H_∞控制

为降低振动压路机无级调幅过程中的压力波动,进一步提高路面压实质量,针对调幅系统具有大时滞和强非线性的特点,综合H2最优控制和H∞鲁棒控制的优点,提出H2/H∞混合控制策略。将液压系统参数摄动到系统压力灵敏度函数的H∞范数作为鲁棒性能评价指标,将负载扭矩波动到振动轮加速度传递函数的H2范数作为线性高斯二次型(LQG)性能指标;基于系统动力学模型,采用Matlab/LMI模块设计了H2/H∞控制器,利用AMEsim液压元件库建立了振动压路机调幅液压系统的动态响应模型,进行联合仿真研究。结果表明:在提出的控制策略下,加速度动态响应经过3 s左右达到稳定,不存在稳态误差;液压系统仅在调幅初始阶段有压力冲击,但冲击幅度很小,仅为2 MPa,且在整个调幅过程中,压力稳定,基本无波动;与传统的PID控制相比,在快速性、准确性和稳定性方面均具有一定的优越性。     

圆形极点区和状态方差上界约束下H_∞指标的优化

该文对一类随机状态反馈系统 ,利用线性矩阵不等式 (LMI)方法 ,分析了闭环系统的、与约束圆形极点区相容的状态方差上界指标 ,得到了相容状态方差上界指标的较好取值范围 ,进而研究了相容极点区域与状态方差上界约束下 ,系统被控输出对扰动输入的H∞ 抑制界优化问题 ,给出了次优H∞ 抑制界和相应约束次优H∞ 控制。利用算例对所得结果作了说明。     

大跨越输电塔线体系风振控制新策略

为了抑制输电塔线体系的风振并考虑体系动力特性存在的不确定性,基于多目标优化理论设计了鲁棒H2/H∞控制器.运用达朗贝尔原理建立了输电塔线耦合体系平面内外振动的受控运动方程,在状态方程的摄动矩阵中引入塔线体系模型的不确定性,运用MATLAB的线性矩阵不等式(LMI)工具箱设计了鲁棒H2/H∞的输出反馈控制策略,并结合改进的限幅最优(MCO)控制算法设计了H2/H∞_MCO半主动控制器.以汶河-青云大跨越输电塔线体系为工程背景,分别对其进行在无控制、调谐质量阻尼器+黏弹性阻尼器(TMD+VED)控制、铅芯橡胶阻尼器(LRD)控制、固定增量(FI)控制和H2/H∞_MCO控制下的风振响应数值计算.结果表明:H2/H∞_MCO控制策略对输电塔的位移、加速度和塔底内力的峰值和均方差的减振效果比TMD+VED、LRD及FI控制策略的都要显著.