一类不确定广义系统的鲁棒H∞控制

主要考虑一类具有有界扰动不确定广义系统的二次稳定问题.通过变换的方法,将比例导数反馈镇定不确定广义系统H∞控制问题转化为增广不确定广义系统的状态反馈H∞控制问题.证明了不确定广义系统比例导数状态反馈(PDSF)H∞鲁棒控制与增广系统比例状态反馈(PSF)H∞鲁棒控制问题的等价性.应用LMI方法,给出不确定广义系统具有H∞性能指标γ的充分条件及鲁棒控制器的设计方法.最后,数值例子说明定理的有效性.     

不确定时滞Lur’e控制系统的鲁棒H_∞观测器设计

研究一类具有不确定时滞性Lur’e控制系统的状态观测器设计和基于状态观测器的鲁棒控制器设计问题.在系统状态不能直接被测量的情况下,通过构造增广系统,利用Lyapunov稳定性理论,得到了关于Lur’e控制系统存在状态观测器和基于状态观测器的鲁棒控制器的充分条件,并利用MATLAB的LMI工具箱求解状态观测器和控制器参数.最后,通过仿真实例验证了该设计方法的有效性和可行性.     

两轮机器人行走机构的建模与实验

研究两轮机器人行走机构的系统组成及数学模型的建立,并进行了仿真和样机实验.行走机构由机械行走装置、姿态监测传感器和控制器组成,左右车轮由2个直流伺服电动机分别驱动,姿态监测使用陀螺仪和倾角传感器.在建立系统结构模型的基础上,利用Lagrange方法建立系统的动力学方程.根据线性系统理论,在Matlab环境下设计了状态反馈控制器,通过仿真验证了系统的稳定性.采用样机进行实际行走控制实验,验证了系统建模和控制器设计的合理性和有效性.     

工程船舶电力调速系统鲁棒控制器的设计

针对海洋工程船舶电力调速系统的数学模型,设计满足凸约束条件的状态反馈控制器,主要是基于李雅普诺夫稳定性理论,推导使系统稳定且满足H∞性能控制器存在的条件,利用线性矩阵不等式技术将其转化为可求解的形式,通过Matlab对其求解仿真,得到状态反馈控制律、扰动抑制度及单位阶跃响应曲线,表明笔者所采用的鲁棒控制器的设计方法对船舶电力调速系统的数学模型进行控制是可行的．     

基于打包的网络化系统的预测控制

采用了一种新的网络数据传输协议, 即输入与输出数据均打包传送. 在这种通讯协议下, 讨论了网络化系统的预测控制器的设计, 并作了稳定性分析. 证明了观测器与增广系统状态反馈的设计满足分离原理, 利用线性矩阵不等式给出了相应的控制器的设计. 通过一个数值例子验证该方法的有效性.     

一类时延网络控制系统的增广状态极点配置

研究网络存在于传感器和控制器之间的网络化系统的建模和控制问题.对于短时延和长时延2种情形,通过引入增广状态,将不确定的网络控制系统模型转化成为标准的离散状态方程形式,进而基于增广状态的极点配置算法进行控制器设计.通过仿真实验证明该控制器设计的有效性和算法的正确性.     

基于增广状态空间法的稳定平台离散模型预测控制

针对旋转导向钻井稳定平台存在的摩擦问题,提出了将增广状态空间模型与模型预测控制相结合的稳定平台离散预测控制算法,以提高平台系统的控制精度和稳定性.建立了带摩擦的稳定平台广义被控对象的数学模型,以增广形式的状态空间模型为基础,结合滚动时域控制原则,通过对稳定平台离散模型的状态空间形式进行增广变换,设计了增广状态空间模型下的预测控制器.仿真结果表明,稳定平台预测控制系统保证了钻井工程对控制精度和动态特性的要求,并且对有摩擦干扰力矩及模型参数摄动具有较强的鲁棒性.     

一类不确定多变量线性系统的鲁棒严格正实性分析及其输出反馈控制

考虑了一类带有广义正实不确定性的多变量线性系统的鲁棒严格正实分析和控制问题．通过构造增广系统，将这类不确定系统的鲁棒严格正实分析问题转化为确定系统的严格正实分析，按增广系统给出了这类不确定系统鲁棒严格正实的充分必要条件．基于这个充分必要条件，考虑了这类不确定系统的鲁棒严格正实控制．通过构造增广系统，将这类不确定系统的输出反馈鲁棒严格正实控制问题转化为确定系统的输出反馈严格正实设计，按增广系统给出了控制器应满足的条件．     

基于线性二次调节器算法的两轮自平衡机器人最优控制方法

两轮自平衡机器人作为一种多输入多输出系统,虽然已在许多日常使用中得到应用,但大多数研究只关注通过试验实验或使用简易的数学模型来达到平衡.为了研究两轮自平衡机器人完整数学模型建模和运动平衡控制器设计,首先,根据机器人的电机模型、车轮模型和摆体模型,推导机器人运动的状态空间模型;其次,分析系统的可控性和可观性,并结合状态估计和反馈控制设计具有状态估计的反馈控制器,同时引入线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制方法以完善控制器在机器人运动中的控制效果.仿真实验结果表明:具有状态估计的反馈控制器和LQR控制方法对于这类自平衡机器人运动平衡控制具有良好的稳定性和鲁棒性.     

基于最优控制的永磁同步电机转速控制

由于永磁同步电机具有非线性和变量之间存在耦合性,为提高永磁同步电机的控制精度与稳定性能,对采用微分几何方法和最优控制器设计问题进行了研究,首先结合永磁同步电机的数学模型对电机转速的理论基础进行了分析,并采用状态反馈精确线性化控制策略,在此基础上,利用二次型性能指标的最优控制器设计方法,求解出系统最优控制率,最后对该方法进行仿真验证,结果表明,该方法可以明显改善系统的动态性能,提高一定的抗干扰能力。     

二次型性能的优化降阶控制器设计

在静态输出反馈控制器设计的基础上,设计线性系统在二次型性能指标下的优化降阶动态输出反馈控制器.动态反馈控制器可表示为一个最优降维状态估值器和一个最优静态反馈增益阵.控制器的输入阵,可用全维控制器输入阵的一个线性组合来表示.通过求解利用降维状态观测器的静态输出反馈,可得到降阶控制的最优反馈增益阵.最后,通过一个例子,说明本文提出的给定解控制器设计方法.     

模糊时滞系统的状态反馈控制器设计与稳定性分析

在保证闭环系统稳定的基础上,为进一步改进系统的动态性能,将模糊T-S模型方法应用到非线性连续时滞系统的控制器设计中,提出了一种带调节因子的状态反馈控制器的设计方法.首先给出变时滞非线性系统的模糊T-S模型,然后设计出基于观测器的状态反馈控制器,并利用Lyapunov-Razum ikhin稳定性理论给出模糊闭环系统一致渐近稳定的充分条件,最后通过求解一系列线性矩阵不等式得到状态反馈增益矩阵和观测增益矩阵.通过对卡车倒车控制的实验仿真,表明当调节因子选取适当时,闭环系统的超调量和震荡次数都有明显减少,选取不当时,超调量和震荡次数都有所增加.因此,通过改变调节因子的值,可以对闭环系统的动态性能进行适当调节.此外,通过引入特殊矩阵,使得判据中含有较少的约束不等式,从而减弱了结论的保守性.     

车辆悬架系统时滞速度反馈控制

在车辆悬架系统中引入时滞速度反馈控制,采用理论与数值相结合的方法研究控制系统的稳定性和控制特性。首先,建立了含控制输入时滞的悬架系统模型。然后采用多项式判别定理与全时滞稳定性判定定理研究系统的稳定性,获得满足全时滞稳定性的系统结构参数范围,并得到数值结果的验证。最后,在一定的系统固有时滞下,采用遗传算法对结构参数和控制增益进行优化。结果显示,优化后的簧载质量加速度比优化前降低了22.7%,表明时滞速度反馈控制律可以有效改善悬架性能,为悬架结构参数的设计及控制策略的选择提供了理论依据,具有重要的工程应用价值。     

线性含受控源电阻电路的稳定性分析

提出了电路变量的平衡解，初期量和反馈增益的概念，稳定电路或不稳定电路可用电路变量相对于平衡解的初期量变趋势来解释，而由反馈增益加以判断，导出了两个基本方程和一些系数行列式定理，其中一个方程用于求解反馈增益，两个判别式定理用于判断反馈增益的取值界限。     

基于第一能控规范型的极点配置方法

给出了一种基于第一能控规范型的单输入系统极点配置问题算法,对多输入系统利用Wonham第一能控规范型将其分解为若干个单输入系统极点配置问题,介绍了该方法的基本原理、求解步骤,得到了反馈增益矩阵的一般表达式。该表达式中含有可供任意选择的参数,通过对参数的适当选取,可适应控制系统的其他性能要求。     

基于几乎干扰解耦的非线性系统自适应模糊输出反馈控制

研究了一类基于几乎干扰解耦的MIMO非线性不确定系统的输出反馈控制问题.研究的非线性系统具有嵌入式下三角结构,比严格反馈形式的非线性系统更具一般性,非线性系统的状态部分不可测.通过综合应用模糊逻辑系统和命令滤波反推控制技术,构建自适应模糊输出反馈控制器,命令滤波技术的引入消除了传统反推控制方法运算中存在的计算膨胀,设计的控制器不仅保证整个闭环系统的稳定性,而且在L2增益的意义上抑制了干扰对输出的影响.仿真结果表明了该方法的有效性.     

一类网络化控制系统的局部最优控制器设计

假定延时恒定且小于1个采样周期, 采用Lyapunov函数、线性矩阵不等式（LMI）以及区间矩阵的概念, 对状态反馈回路网络化的控制系统控制器增益进行设计, 以寻求某个局部最优控制器增益, 使网络化控制系统渐近稳定并同时使该控制器增益可变区间达到最大. 此局部最优控制器增益以及控制器增益的最大可变区间可以利用LMI工具箱中的求解器gevp得到. 实例表明, 采用此种设计方法很容易得到局部最优控制器.     

非线性奇异摄动系统的L2增益干扰抑制

将原系统分解为快慢两个子系统,并依据假设得到使快系统渐近收敛的状态反馈控制器.然后基于Lyapunov函数和逆推法构造出慢系统的状态反馈控制器,使得闭环系统对于所有有界干扰是内部稳定的,且从外部扰动输入到输出满足任意小的有界L2增益.通过求出第一个子系统的严格耗散不等式,递推得到全系统的严格耗散不等式,因此控制器设计过程避免了求解Hamilton-Jacobi方程,仿真实例说明了该方法的有效性和可行性.     

基于改进桥联模型的CFRP层合结构抗冲击载荷动态力学性能研究

为研究碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在冲击载荷下的力学响应,本文基于桥联模型,采用含应变率效应的动态本构方程以及屈服准则,对CFRP层合板进行了优化设计和动态压缩强度分析.利用相关文献中的层合板准静态及动态试验结果,对改进的桥联模型程序进行验证,结果吻合良好.在此基础上,对比分析了几种CFRP层合板铺层设计方案,优选并制备其中一铺层的层合板,实施了中等应变率的压缩试验,前期理论计算结果与试验结果有较好一致性.本文工作可用于抗高冲击载荷CFRP层合结构的优化设计及性能预测.     

时变时延广义网络控制系统的稳定性分析

针对一类具有时变时延的广义网络控制系统,研究了系统的稳定性和控制器设计问题.假定广义网络控制系统中的传感器采用时钟驱动,控制器和执行器采用事件驱动,时延小于一个采样周期且是时变的.首先对广义网络控制系统进行建模,利用李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法,给出系统渐近稳定的充分条件.利用Matlab LMI工具箱,可在判定系统稳定的同时,得到使系统稳定的相应的状态反馈控制器.