求PID参数新方法

根据闭环频谱要求 ,给出一种新的基于闭环增益成形的PID参数求解方法。该算法避免了常规H∞控制算法中权函数的选择而对系统进行闭环增益成形 ,其核心是确定闭环系统传递函数的最后希望的形状 ,用闭环系统具有工程意义的参数直接构造出鲁棒PID控制器 ,从根本上保证了设计出的控制器具有良好的鲁棒性和鲁棒稳定性。其求解过程简单 ,物理意义明显。     

具有对偶极点的不稳定过程的鲁棒控制

为了进一步完善不稳定系统的鲁棒控制器设计方法,将具有对偶极点的不稳定过程分成纯不稳定过程与一般的稳定过程两部分,对于纯不稳定过程采用先成形再镜像映射的方法,而对于一般的稳定过程则基于极点对消原则直接设计控制器,最后用闭环增益成形算法求解鲁棒控制器。将所设计的鲁棒控制器应用于磁浮列车的悬浮控制中,从仿真结果可以看出,控制效果可以达到小超调(<8%)、无静差、调节时间快(<0.1 s)、对模型摄动具有鲁棒稳定性。     

用闭环增益成形算法的精馏塔鲁棒控制

给出了MIMO系统的闭环增益成形算法,将之应用于精馏塔的控制中,取得了良好的控制效果和鲁棒稳定性。文献［6］给出的回路成形控制器与本文的一阶闭环增益成形控制效果相同,文献［6］评价该法的不足之处是闭环系统的鲁棒性能稍差,该缺点可用本文的二阶或三阶闭环增益成形控制器加以克服。该算法的优点是设计过程简单,物理意义明显。     

用镜像映射方法求纯不稳定过程的鲁棒控制器

对于极点全部位于开右半平面的纯不稳定过程,通过配置左半平面的零极点,使系统变成一般不稳定系统,然后通过镜像映射将成形后的不稳定过程转换成最小相位系统,最后用闭环增益成形算法直接根据鲁棒性能指标的奇异值曲线形状用闭环系统具有工程意义的参数构造出鲁棒控制器,故该控制器对成形后的不稳定过程同样具有鲁棒性。仿真结果表明系统的鲁棒性能良好。     

用镜像映射方法求非稳定过程的鲁棒控制器

非稳定过程在开右半平面的零极点关于虚轴的对称值称为该零极点的镜像映射。通过镜像映射将非稳定过程转换成最小相位系统 ,然后用闭环增益成形算法求解鲁棒控制器。由于非稳定过程在镜像映射前后的奇异值曲线相同 ,而闭环增益成形方法直接根据鲁棒性能指标的奇异值曲线形状用闭环系统具有工程意义的参数构造出鲁棒控制器 ,故该控制器对非稳定过程同样具有鲁棒性。该方法求解过程异常简单 ,工程意义明确。     

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.     

具有航向保持非线性的舵鳍非线性鲁棒控制

针对给定的线性舵鳍联合系统,考虑船舶航向保持的非线性,建立了一个舵鳍联合系统的非线性数学模型,然后采用精确反馈线性化对该非线性模型进行线性化,最后基于闭环增益成形算法设计出非线性鲁棒控制器.通过Matlab的Simulink工具箱分别对6级风浪和8级风浪作用下考虑舵机、鳍机特性的非线性舵鳍联合控制系统进行仿真,仿真结果表明所设计的控制器在保持航向控制的同时,能达到较好的减摇效果,并且该控制器具有较强的鲁棒性.本研究具有设计简单、物理意义明显的优点.     

精馏塔极小极大鲁棒非脆弱控制的研究

将极小极大控制器的设计应用于精馏塔模型。考虑系统和控制器同时含有不确定性,利用线性矩阵不等式(LMI)处理方法和Lyapunov稳定性理论,设计了鲁棒且非脆弱的极小极大控制器。考虑不确定性对系统破坏最大的情形,分别给出含有加性和乘性干扰增益的控制器存在条件。引入凸优化算法,求解使闭环系统渐近稳定且性能指标上界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的鲁棒性和非脆弱性。     

直升机航向鲁棒保性能控制

针对具有时变不确定性且不确定性界为椭球的线性系统提出了一种新的具有自适应机制的鲁棒保性能控制器设计方法.首先,引入一个具有可由自适应律在线调整的可调参数的目标模型,通过该参数来保证由目标模型与被控模型所获得的误差系统渐近稳定.结合保证目标模型稳定性的设计,最终形成保证闭环系统稳定且控制器增益仿射依赖于可调参数的鲁棒保性能跟踪控制器.应用于安装在试验平台上的小型直升机航向控制中,仿真试验表明了该方法的有效性.     

自动跟踪同期控制系统低阶H∞鲁棒控制器设计

依据交互投影原理 ,就低阶H∞ 鲁棒控制器设计问题提出了一种具体实现算法 ,进而将其应用于某变频调速电动 发电机组自动跟踪同期控制系统的鲁棒控制器设计。由该算法得到的低阶H∞ 鲁棒控制器所构成的闭环系统性能与全阶控制器相比无明显差别 ,特别是主要性能指标 ,如快速跟踪、无超调及解耦等全与阶控制器基本相同。     

鲁棒自适应输出跟踪控制在船舶操纵中的应用

针对带有未知控制增益、常参数不确定性以及外部扰动的船舶运动非线性模型，将自适应逆推技术与Nussbaum增益方法相结合，提出一种新的非线性自适应鲁棒控制策略，实现了船舶运动航向渐近跟踪控制。在所得控制器作用下的系统性能不仅能够通过设计参数而得到保证，且可克服控制器奇异值问题。设计过程及数字仿真结果均表明，所设计的自适应非线性跟踪控制器对不确定性具有良好的适应性及鲁棒性。     

离散模糊时滞系统的鲁棒LQ/H∞非脆弱控制

针对一类由T-S模糊模型描述的不确定离散非线性时滞系统,讨论其在控制器存在可加性摄动情形下的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制问题。通过构造适当的Lyapunov函数,给出以线性矩阵不等式形式表示的系统时滞依赖稳定的充分条件以及相应的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制器设计方法。数值仿真表明,所构造的控制器不仅能够保证闭环模糊时滞系统的鲁棒渐近稳定性,还能使系统达到一定的H_∞干扰抑制水平。     

离散模糊时滞系统的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制

针对一类由T-S模糊模型描述的不确定离散非线性时滞系统,讨论其在控制器存在可加性摄动情形下的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制问题.通过构造适当的Lyapunov函数,给出以线性矩阵不等式形式表示的系统时滞依赖稳定的充分条件以及相应的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制器设计方法.数值仿真表明,所构造的控制器不仅能够保证闭环模糊时滞系统的鲁棒渐近稳定性,还能使系统达到一定的H_∞干扰抑制水平.     

基于干扰估计的BTT导弹鲁棒方差姿态控制

针对存在非线性和不确定性的倾斜转弯(bank-to-turn, BTT)导弹姿态控制问题,提出基于干扰估计的鲁棒方差控制方法。将姿态运动中非线性项和不确定项作为总干扰,采用干扰观测器进行估计,并引入控制系统进行补偿。干扰观测器的观测误差作为BTT导弹姿态运动的干扰输入,为了保证控制系统具有良好的动态和稳态性能,采用鲁棒方差控制理论设计了线性反馈控制器,将闭环极点配置在特定圆盘区域,同时将状态变量的稳态方差保持在给定的范围内。仿真结果表明,所提出的鲁棒方差姿态控制器能够保证良好的控制效果,鲁棒性强。     

一类不确定时滞非线性系统的H∞鲁棒镇定

利用混杂状态反馈策略研究一类不确定时滞非线性系统的鲁棒H_∞镇定问题.首先,当控制器增益矩阵均已知时,利用单Lyapunov函数法和凸组合技术,给出了闭环非线性切换系统具有鲁棒H_∞性能的充分条件并设计出相应切换律.然后,当控制器增益矩阵均未知时,利用多Lyapunov函数法,设计了控制器及相应的切换策略,使闭环非线性切换系统是鲁棒H_∞渐近稳定的.