基于LMI方法的线性不确定时滞系统鲁棒镇定

考虑同时具有状态时滞和输入时滞的参数不确定线性时滞系统的鲁棒镇定问题,其参数不确定性满足范数有界条件,而状态时滞和输入时滞均为时变有界形式.鲁棒镇定控制器采用无记忆状态反馈形式,用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了在该控制器作用下闭环系统鲁棒指数稳定的LMI形式的充分条件.所给出的判据不要求时滞导数小于1,降低了以往文献中稳定性条件的保守性,既适合于快时变时滞系统,也适合于慢时变时滞系统.最后,通过数值算例验证了所给鲁棒稳定性条件的有效性.     

考虑时滞作用下的车辆主动座椅悬架鲁棒H∞控制

利用鲁棒H∞控制理论为车辆座椅悬架模型设计输出反馈控制器,并且考虑了模型的不确定性和控制输入的时滞问题.建立了车辆座椅的三自由度运动微分方程,并转化为包括参数变化和控制延迟的状态方程和包括控制指标在内的控制模型.分析了系统可通过输出反馈鲁棒镇定的充分条件,并将该充分条件转化为线性矩阵不等式（LMI）问题,通过Matlab求解出用LMI构造的输出反馈控制律.建立仿真模型并以白噪声作为路面激励与被动控制、PID控制对比验证了在路面输入扰动作用下鲁棒控制器的有效性.     

不确定时变时滞系统的指数稳定鲁棒H_∞可靠控制

针对一类含有时变时滞的参数不确定线性系统,研究了在执行器发生故障情况下系统指数稳定的鲁棒H∞可靠控制器设计问题.根据Lyapunov稳定性理论,给出了系统存在指数稳定鲁棒可靠控制器应满足的一个矩阵不等式;同时给出了系统具有H∞性能指标应满足的另一个矩阵不等式.论文将这两个矩阵不等式转化为两个线性矩阵不等式（LMIs）.利用论文方法设计的指数稳定鲁棒H∞可靠控制器能够使得时滞系统对于任意允许的不确定性以及任意执行器失效都保持鲁棒可靠指数稳定,并且使系统具有指定H∞范数的干扰抑制能力.仿真结果表明了该控制器设计方法的有效性.     

水下超高速航行体非线性鲁棒控制器设计

水下航行体在高速运动时,其表面大部分被空泡包裹.航行体尾部与空泡壁的相互作用力的存在使航行体模型具有较强的非线性.文中将基于反馈线性化的非线性鲁棒控制策略应用于水下超高速航行体纵向运动控制.反馈线性化可以实现航行体动力学模型的非线性解耦,得到系统精确线性化模型.针对线性化模型设计系统鲁棒控制器,解决由于模型不准确、参数摄动等引起的鲁棒性问题,仿真结果表明,所设计的鲁棒控制器是有效的.     

具有输入滞后的不确定系统时滞依赖鲁棒H∞可靠控制

讨论了一类具有输入时变时滞不确定系统,研究了在执行器发生故障情况下系统全局渐进稳定的鲁棒H∞可靠控制设计的问题.首先建立了包含参数不确定、控制输入滞后、执行器故障等的系统状态模型;然后根据Lya-punov稳定性理论,推导出系统存在时滞依赖型鲁棒H∞可靠控制器应满足的矩阵不等式,并将其转化为线性矩阵不等式.数值仿真结果表明:提出的控制器设计方法具有满意的控制性能要求.     

基于自适应动态面的航向跟踪控制器设计

针对船舶航向控制非线性系统模型中存在的不确定性和外界干扰的影响,采用动态面控制算法设计了一种鲁棒自适应控制器。由于在反步法设计过程中加入了一阶低通滤波器使得该方法无需对模型非线性多次微分,因而设计方法简单。所设计的鲁棒自适应控制器不仅能保证闭环系统的半全局渐近稳定,使得输出渐进跟踪期望轨迹;而且,跟踪误差可以通过控制器的设计参数加以调整。以中远集装箱船COSCO Shanghai号为例进行仿真研究,结果证明所设计的控制器是有效的。     

基于LPV模型的麦弗逊式主动悬架控制器设计

根据麦弗逊式主动悬架的二维结构,应用含耗散能的拉格朗日公式建立其动力学方程,在平衡位置对运动方程进行线性化,并整理成状态方程形式。针对簧载质量的不确定性,建立了麦弗逊式主动悬架的LPV模型,运用LMI技术并采用区域极点配置法设计了状态反馈鲁棒H∞控制器,并在Matlab/Simulink中进行仿真。研究结果表明:麦弗逊式主动悬架采用极点配置状态反馈鲁棒H∞控制器可以明显改善行驶平顺性和悬架稳定性,其性能明显优于同参数的被动麦弗逊式悬架。     

水轮发电机组的二参数鲁棒控制器设计

提出了一种简单新颖的水轮发电机组鲁棒控制器设计方法,并将其应用到一个高阶、非最小相位的水轮发电机组中.该方法的主要特点是被控对象的所有稳定控制器均可用两个独立的自由参数q1和q2来描述.以我国某水电站的真实数据对所设计的控制器进行计算机仿真.仿真结果表明:在系统参数发生变化的情况下,所提出的控制策略能保证水轮机调节系统获得鲁棒稳定性和良好的动态性能.     

不确定时滞系统的动态输出反馈保性能可靠控制

针对一类不确定时滞线性系统,研究了在执行器发生故障情况下动态输出反馈保性能可靠控制器的设计问题.利用变量替换方法,给出了系统存在动态输出反馈保性能可靠控制器应同时满足的两个线性矩阵不等式(LMIs),并给出了控制器的设计方法和设计步骤.利用论文方法设计的动态输出反馈保性能可靠控制器能够使得时滞系统对于任意允许的不确定性以及执行器失效都保持鲁棒稳定,并且使系统满足保性能的指标要求.数值算例说明了所提出设计方法的有效性.     

车辆能量回馈式主动悬架μ综合控制

为了改善车辆能量回馈式主动悬架系统的稳定性、减振性及能量回馈性能, 建立了含参数摄动的1/4车体能量回馈式主动悬架模型并进行动力学分析, 基于μ综合方法设计了该系统的鲁棒控制器. 为验证其控制效果, 利用MATLAB/SIMULINK进行了仿真. 结果表明, 在参数摄动和路面不平顺输入的干扰下, 基于μ综合控制的车辆能量回馈式主动悬架鲁棒稳定, 闭环系统的结构奇异值峰值为0.580 9, 在给定频段内能更好地抑制车体振动,在固有频率下车体垂直振动加速度增益降低了9 dB.      

基于模型匹配的后轮主动转向车辆μ综合控制研究

针对中高速车辆转向时对操纵性以及稳定性的多目标性能要求,提出了用鲁棒控制模型匹配的方法来设计MIMO的控制策略。为此建立了考虑模型摄动的三自由度的整车动力学模型以及转向执行器模型,以二自由度模型为参考模型,以匹配参考模型为目标来设计μ控制器。对设计出的μ控制器和H∞控制器进行μ分析,结果表明,2种控制器在整个频段都能满足鲁棒稳定性的要求,且H∞控制器在低频段的鲁棒稳定性相比稍好,但μ控制器在最坏摄动下的鲁棒性能更佳,能有效地处理稳定性和性能的折中问题。仿真试验表明,μ控制器的控制效果能很好的跟踪参考状态响应,明显改善车辆的操纵性和稳定性。     

船舶航向非线性系统的模糊神经网络智能控制器设计

船舶航向控制系统具有典型的非线性和不确定性特性，并受自动舵执行能力的约束，这使得作为船舶智能化基础的航向控制极具挑战性。首先分析了船舶航向运动特性，给出带有舵约束的航向运动非线性数学模型；然后以模糊神经网络为控制器结构，在噪声加入和参考轨迹设置算法的支持下使用遗传算法对控制器参数进行自动搜索和优化，设计一种船舶航向智能控制器；最后对航向控制进行仿真。结果表明，所设计的航向智能控制器对船舶参数摄动和扰动具有良好的鲁棒性能。     

铁道车辆横向能量回馈式主动悬挂鲁棒控制

为保证一类具有参数不确定的铁道车辆横向能量回馈式主动悬挂系统的稳定性,通过引入带有交叉乘积项的二次型调节器,提出了一种鲁棒H∞控制器的设计方法,并对含摄动的悬挂系统模型进行了鲁棒H∞控制器设计.分析了具有参数摄动的能量回馈式主动悬挂系统的能量平衡条件,并在MATLAB/SIMULINK下,对控制系统进行了仿真.仿真结果...     

一种时滞不确定系统的强稳定鲁棒H∞控制器设计

尝试对一类在状态和控制输入中同时具有不确定性的时滞系统，给出中稳定的鲁棒控制器，所讨论的系统的不确定性是时变的，且满足范数有界条件，设计目的是使所讨论系统强稳定且满足从干扰输入到空制输出的H∞范数界约束。     

凿岩机器人液压系统自抗扰控制研究

给出凿岩机器人关节驱动液压系统的数学模型，对其进行降阶近似，使用自抗扰控制方法设计二阶控制器，并在不确定环境下进行仿真研究。结果表明，该控制器对于系统参数摄动和大负载干扰具有理想的鲁棒能力，控制过程快速、平滑，稳态精度高。     

船舶进出港低速航向保持

为了在船舶进出港时,船舶处于浅水域并以低速航行,在风、浪等强扰动作用下,增强航向控制性能,减小能源损耗,选择三阶Nomoto模型,将航速和水深变化反映到模型参数的变化上,基于闭环增益成形算法设计出一种具有适应性的鲁棒PID控制器,建立基于风、浪干扰的非线性船舶运动数学模型,并用S函数来实现。用PID控制器对非线性船舶运动数学模型进行控制,在Simulink环境中对各种水深、船速及海况进行航向控制仿真。从仿真曲线可看出其航向跟踪效果良好,静差为0,且施舵合理,所设计的控制器对非线性船舶运动数学模型具有良好的控制性能。     

火电厂过热汽温串级PID的快速稳定优化

针对火电机组大迟延的特点,提出了一种基于鲁棒约束的串级PID（比例－积分－微分）控制器稳定域优化方法．该方法首先根据时延系统的模型得到串级PID控制器参数的稳定域,然后利用鲁棒灵敏度函数的最大值获得最优的控制器参数．通过对火电机组过热汽温串级控制系统的仿真研究,表明该方法可以快速地确定串级控制器的最优参数,为火电机组热力系统的PID控制器参数优化提供了一种简单有效的方法．     

SWATH船稳定鳍的优化设计

建立了SWATH船稳定鳍优化的数学模型,并针对模型多设计变量、非线性和多约束等特点采用了遗传算法对其进行了优化求解．然后,以SWATH-6A为实例对稳定鳍的安装位置、展长和弦长进行了优化,并将优化结果跟已有的一对鳍进行了比较研究．从仿真结果来看,在相同的条件下文中优化得到的稳定鳍能使SWATH船的各方面性能都更好．     

能量回馈式主动悬挂的鲁棒控制器设计

为了改善具有参数不确定的能量回馈式主动悬挂系统的稳定性、减振性能以及能量回馈性能,对含摄动的系统模型进行了鲁棒控制器设计,并给出了系统的能量平衡条件.在MATLAB/SIMULINK下,对控制系统进行了仿真.结果表明,鲁棒控制器使得能量回馈式主动悬挂系统稳定;相比传统最优控制器,减振性能得到明显改善;控制作用力、悬挂动...     

分布式网络控制系统的输出反馈控制

建立了同时具有前向通道传输时延和反馈通道传输时延的线性分布式网络控制系统的数学模型.用该数学模型将系统变换为具有状态与控制时变时滞的线性时滞系统.基于代数Riccati方程方法,提出了H∞鲁棒输出反馈控制方法,以使系统闭环控制稳定.仿真算例结果表明,在t=2.5 s时,系统状态都达到了0,保证了系统具有较快的零状态响应速度.给出了这类系统的H∞鲁棒输出反馈控制器的综合设计示例.