基于PI电流环电动助力转向系统的鲁棒H_∞控制

首先在电流闭环PI控制的基础上,建立电动助力转向系统传递函数的仿真模型,应用混合灵敏度方法设计了电动助力转向系统的鲁棒H∞控制器.通过仿真分析,结果表明,基于PI电流环的混合灵敏度鲁棒H∞控制器能在较宽频带范围内增强地面低频信号、削弱地面高频信号和抑制转矩传感器噪声,同时考虑到了转矩传感器实际测量噪声均远小于仿真所采用值.所设计基于PI电流环的混合灵敏度鲁棒H∞控制器具有较强鲁棒性能,助力跟踪能力和抗干扰能力,改善转向回正特性,提供驾驶员较为满意的路感,提高车辆的转向操纵性能.     

电动汽车电动助力转向系统鲁棒H∞控制

针对汽车行驶过程中汽车EPS控制器受到转向系统参数摄动、路面干扰、传感器噪声以及大侧向风干扰等不确定性影响,导致助力电流的不精确性和影响EPS系统性能和驾驶安全的问题。建立了EPS系统数学模型,分析了EPS系统的内部不确定性以及外部干扰。用LFT线性分式变换形式表达出EPS模型,求解了不确定性M矩阵。应用H∞控制理论,根据系统性能指标设计了权函数和H∞控制器。结果表明,与PD控制进行了性能对比,稳定时间和电动机最大助力扭矩分别降低了40.00%和36.98%。在传感器噪声和路面高频力矩等外界干扰影响下,H∞控制器比PD控制器具有更好的性能鲁棒性和鲁棒稳定性,具有良好的抗干扰性能,能够满足EPS性能要求。     

区间广义系统的鲁棒H_∞控制

讨论了线性时不变区间广义系统基于状态反馈的鲁棒H∞控制问题·利用区间矩阵的一种等价描述形式,将所讨论的区间广义系统转换成一般的线性时不变不确定广义系统,给出了区间广义系统二次稳定且具有扰动衰减度γ及二次能稳定且具有扰动衰减度γ的概念,得到了该问题可解的充要条件是一个基于系统参数矩阵的矩阵不等式有满足广义约束的解,同时也给出了满足该问题的反馈矩阵的构造方法·     

基于观测器的非线性系统鲁棒H_∞可靠控制

针对非线性不确定系统,在执行器发生故障的情况下,研究了系统的鲁棒H_∞可靠控制器和系统状态观测器的设计.从Lyapunov稳定性和鲁棒H_∞可靠控制的定义出发,通过构建观测器型状态反馈的闭环控制系统,得到了鲁棒H_∞可靠控制器和状态观测器需要满足的不等式.利用相关引理,将不等式转化为等价的线性矩阵不等式,给出了系统的控制器和状态观测器的表达式.经仿真验证,所设计的基于观测器的非线性不确定系统的鲁棒H_∞可靠控制系统,在执行器失效时系统对允许范围内的结构不确定性具有一定的抗干扰和容错能力,检验了所提出方法的有效性和可行性.     

随机双曲正切模型的鲁棒H_∞控制

研究了具有时变时滞的一种新颖模型——随机双曲正切模型的鲁棒可镇定和鲁棒控制问题.基于线性矩阵不等式和Lyapunov-Krasovskii方法,提出了时滞依赖的稳定性准则,由此进一步给出了鲁棒非线性状态反馈控制律,相应的控制器可保证闭环系统是均方意义下渐近稳定的.对于H∞控制问题,一种鲁棒H∞控制器的设计方法被提出,它对于给定的H∞性能指标能够保证闭环系统是均方意义下渐近稳定的.最后用一个设计示例和仿真结果验证了本文提出的方法的有效性.     

一类非线性时滞系统的鲁棒H_∞控制

针对一类非线性时滞系统的鲁棒H∞控制问题,基于Lyapunov稳定性理论,运用Backstepping方法,技巧性地设计了鲁棒H∞控制器.表明了结论的有效性和可行性.     

线性时滞切换系统的鲁棒H_∞控制

在研究一类区间时变时滞线性系统稳定性的基础上,针对一类时变时滞线性切换系统状态反馈的H_∞控制问题,研究了系统的鲁棒H_∞控制器的设计问题,利用多Lyapunov函数方法定义了更为一般的Lyapunov函数,通过使用倒数凸组合的方法得到了系统在切换规则下达到鲁棒镇定且满足H_∞的充分条件,以及系统的鲁棒H_∞控制器存在的充分条件。此条件充分考虑到时滞上下界的信息,使得到的结果具有更小的保守性。与此同时,在计算Lyapunov函数的导数时使用Jensen积分不等式的放缩方法和线性矩阵不等式的方法,同样降低了保守型。最后,使用线性变换降低了计算的复杂程度。为了方便利用Matlab工具箱求解线性矩阵不等式,将最终得到的充分条件转化成线性矩阵不等式的形式表示。     

非线性时滞切换系统的鲁棒H_∞控制

在线性常见系统稳定性结合实际智能应用的基础上,研究了一类非线性时滞切换系统的鲁棒H∞控制问题.利用共同的Lyapunov函数、Schur补引理和凸组合技术,给出了由线性矩阵不等式表示的使闭环系统渐近稳定且满足鲁棒H∞性能的一个充分条件;该结果对一类线性时滞切换系统的鲁棒H∞性能也成立,能有助于解决控制器的设计问题,从而应用于实际.     

基于增广Lyapunov泛函的时滞系统鲁棒H_∞控制

研究了一类时滞系统的鲁棒H∞控制问题.利用增广Lyapunov泛函并结合自由权矩阵方法,以严格线性矩阵不等式(LMIs)的形式给出了保证闭环系统渐近稳定且具有给定H∞性能的改进的时滞相关有界实引理(BRL).基于得到的BRL,以LMIs的可行解给出了记忆型的状态反馈H∞控制律.当时滞系统存在范数有界不确定性时,同样地给出了基于LMIs的记忆型鲁棒H∞控制律的具体设计方法.仿真实例表明了该方法的有效性以及更小保守性.     

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.     

车辆悬架和座椅悬架的鲁棒H_∞集成控制策略

在建立"车-椅-人"车辆集成控制模型的基础上,提出一种基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术的主动座椅悬架和车辆主动悬架的鲁棒H∞集成控制策略.以人体垂直加速度响应功率谱密度为控制输出目标,以满足车辆悬架动行程范围、车轮动静载荷比响应和所需的集成控制力要求为约束条件,设计出了座椅悬架和车辆悬架集成状态反馈控制器.通过仿真软件MATLAB进行了集成控制系统的仿真分析与比较,证明了该方法的可行性和有效性,为车辆主动悬架系统的研究提供了理论依据.     

基于时延估计和鲁棒H_∞控制的工业机器人跟踪控制

针对六自由度工业机器人系统,结合时延估计控制和鲁棒H∞控制的优点,提出了一种鲁棒H∞时延估计跟踪控制算法.该算法不需要机器人的复杂动力学模型,避免了机器人逆动力学的在线实时计算;采用时延估计在线获得机器人系统的未知动力学和外界干扰,并对控制过程加以补偿;通过引入L2增益控制,可实现对时延估计误差的L2干扰抑制,从而进一步提高了系统的鲁棒性.同时,利用Lyapunov函数和Riccati不等式保证了闭环系统的渐近稳定性和H∞鲁棒性能.该算法计算简单,结构固定,鲁棒性强,易于实现.文中还通过二自由度机器人的仿真实验证明了该算法是有效的.     

带有区间时滞的线性系统的鲁棒H_∞控制

本文研究了带有区间时滞的线性不确定系统的鲁棒H∞控制。通过构造适当的Lyapunow函数及利用凸组合的性质,以线性矩阵不等式的形式给出了新的结论,一定程度上减小了计算负担。     

基于时滞的网络控制系统鲁棒H_∞滤波

针对图像序列目标匹配跟踪中出现模板漂移导致目标丢失的问题,提出一种基于距离加权平均绝对差的模板漂移抑制算法。对传统的最小绝对差准则进行改进,利用模板边缘到中心的距离作为参数对实时图与基准图的绝对差结果进行加权,增大失配位置漂移误差,使得真实位置的绝对差最小以防止模板更新过程中产生漂移。研究结果表明:该算法可以在跟踪中有效抑制模板漂移,实现对形变目标的长时间稳定跟踪,实时性好,便于在实时系统中实现。     

基于未知输入观测器的主动式座椅悬架鲁棒H_∞控制

针对随机干扰环境下一类新型主动式车辆座椅悬架系统,基于未知观测器根据可测量的座椅加速度来估计座椅在车辆行驶过程中产生的摩擦力,并给出具有摩擦补偿的鲁棒H_∞控制器设计方法,以控制车辆座椅悬架在被动状态下所传递的低频振动.首先,建立座椅悬架系统的动力学模型,建模过程中考虑系统中存在的摩擦力及座椅随机振动等干扰因素;其次,建立基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)的稳定判据,并保证系统的H_∞性能指标,利用LMI求解未知观测器的增益和控制器增益;最后,建立仿真模型并以白噪声作为路面激励,通过对加速度、位移和摩擦力估计在有无控制器状态下的对比实验验证扰动作用下具有摩擦补偿的鲁棒H_∞控制器的有效性.仿真结果表明,在随机干扰下受该方法控制的主动式座椅悬架具有良好的瞬态响应性能,能够有效抑制座椅悬架的垂直振动和增强乘坐的舒适性.     

长时延广义网络化控制系统的鲁棒H_∞控制

研究具有长时延广义网络控制系统鲁棒H∞控制问题,假定传感器是时间驱动,控制器和执行器是事件驱动,网络时延在2个采样周期之间,有限的外部能量扰动网络化控制系统,利用状态增广的方法,建立离散时变的不确定系统模型,并利用李雅普诺夫理论和线性矩阵不等式描述方法,推导出了动态输出反馈H∞控制律存在的充分条件。以仿真实例说明了该方法的有效性。     

一类非线性时滞互联系统的鲁棒H_∞控制

针对互联项与输入项均存在时滞的非线性时滞互联系统,通过模糊控制方法研究其鲁棒H∞控制问题.应用模糊T-S模型对系统进行建模,利用分散化平行分布补偿算法(DPDC)设计模糊分散控制器.通过定义新的Lyapunov函数,利用牛顿-莱布尼兹公式、自由加权矩阵和线性矩阵不等式理论,给出时滞互联系统保持稳定的充分条件.研究结果表明:存在外界干扰的非线性时滞互联系统,在满足该充分条件的情况下仍能满足H∞性能指标.数值仿真验证方法的有效性.     

不确定时变时滞系统的鲁棒H_∞控制

针对不确定时滞系统的鲁棒H∞控制器设计问题,设计了一种有记忆鲁棒H∞控制器,通过构造一种新型Lyapunov-Krasovskii函数,获得基于线性矩阵不等式的时滞相关鲁棒稳定性分析及其鲁棒H∞控制器的设计方法,从而得到闭环系统渐近稳定且满足给定H∞扰动抑制水平的r的时滞相关条件,通过改进的锥补线性化迭代算法给出一种具有低保守型的控制器设计方法,通过仿真实例说明了该方法的有效性。     

一类非线性时滞广义系统的鲁棒H_∞控制

研究了一类带有线性分式不确定参数的非线性时滞广义系统的鲁棒H∞控制问题.基于线性矩阵不等式(LMI)理论,由严格的线性矩阵不等式设计方法给出有记忆状态反馈控制器存在的充分条件.对任意的滞后时间d0和所有的容许不确定参数,该控制器保证了闭环广义系统是零解渐近稳定的且具有H∞范数约束γ.最后的数值算例说明了设计方法的可行性和有效性.     

具有通信约束的网络控制系统鲁棒H_∞控制

针对具有随机通信约束的网络控制系统,研究了系统建模与鲁棒H∞控制器的设计问题.考虑到执行器和控制器之间由于有限网络带宽而出现的介质访问约束,将网络控制系统建模为具有多个模态的马尔可夫跳变系统,基于李雅普诺夫稳定理论导出系统稳定的模式依赖型充分条件,并设计了相应的鲁棒H∞控制器,使得闭环网络控制系统随机稳定且具有给定的H∞性能.数值仿真验证了所提出方法的正确性和有效性.