基于LMI的不确定结构鲁棒H_∞控制研究

以含有界随机参数结构模型为控制模型,研究了不确定结构的鲁棒H_∞控制问题。在控制系统设计过程中,通过Gegenbauer多项式将不确定结构控制模型中随机参数引入到结构的确定性扩阶系统之中;再基于该扩阶系统,结合有界实引理,采用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)推导得到控制系统的增益矩阵,使得闭环系统传递函数对不确定性扰动满足H_∞干扰抑制。最后通过一结构算例,结合自定义的鲁棒性能评价指标,分析比较了基于不同控制模型设计的控制系统鲁棒性能的差异。仿真分析结果表明,模型参数和环境激励的不确定性对控制系统控制效果有较大影响,所述控制系统设计方法相较其他两类方法具有更好的鲁棒性。     

振动鲁棒控制研究Ⅰ—不确定性结构动力学建模

建立了结构振动鲁棒控制的一般性综合框架。首先介绍了线性鲁棒控制的原理和控制系统框架,然后分析了结构动力学系统的模型不确定性来源,将其分为高阶未建模动态特性、模态参数不确定性和作动器/传感器模型误差,通过用适当地数学形式表示这些不确定性,将动力学模型的确定性部分和不确定性部分分离开来,有效地纳入鲁棒控制的系统框架,进而可以运用鲁棒控制理论求解控制器用于结构的振动控制,从理论上保证闭环系统的稳定性和性能。     

柔性结构系统不确定性的μ分析

提出了一种柔性结构系统不确定性的结构奇异值（μ）分析方法,分析了结构系统的高频未建模动态,将其作为名义模型的加型因子或加乘性因子不确定性,并从模态空间的参数摄动出发,推导了系统的参数不确定模型。采用结构奇异值（μ）分析方法对结构系统及其控制器进行鲁棒稳定性和鲁棒性能分析。给出的算例表明,本文的柔性结构不确定性模型的构造方法及控制系统的μ分析方法是有效的。     

随机结构主动控制系统的鲁棒控制研究

针对随机结构的鲁棒控制问题,基于随机结构正交展开理论和线性矩阵不等式(LMI),提出了随机结构的鲁棒H_∞控制系统设计方法。该方法以随机结构的正交展开扩阶模型为基础,结合有界实引理和线性矩阵不等式,建立鲁棒控制系统,并使得控制系统传递函数对不确定性扰动满足H_∞干扰抑制。以某典型随机结构模型为例,结合概率密度演化方法,分析比较了两类常用鲁棒H_∞控制系统设计方法与所述方法的差异,验证了所述方法的有效性和鲁棒性。     

推土机铲刀升降微机控制系统探析

推土机在工程建设中起着重要的作用,其铲刀控制系统则是整个作业系统关键部位,在很大程度上影响了推土机的生产效率和作业质量。传统推土机铲刀控制系统存在驾驶操纵复杂、劳动强度大等缺点,而且有很大的滞后性和不确定性,因此研究铲刀微机控制系统,对推土机铲刀控制系统进行自动化改造,具有重要意义。     

大型风力发电机组偏航系统的研究

偏航控制是风力发电机组研究的关键部分,由于系统本身存在着一定的不确定性,传统的方法很难取得很好的控制效果.本文利用模糊控制理论处理不确定性问题上的优越性,提供了基于模糊控制理论的偏航控制算法,提高偏航机制的自适应性,确保偏航控制系统的性能更稳定.     

基于μ综合的整车主动悬架鲁棒控制研究

针对悬架系统参数不确定性及传感器量测噪声干扰等原因易导致主动悬架控制系统鲁棒性差,以及考虑到整车模型能更准确反映车辆振动响应,且μ综合能针对多个不确定量进行低保守性控制,开展了基于μ综合的整车主动悬架鲁棒控制研究。首先,考虑了弹簧刚度、减振器阻尼以及执行电机的时间常数等12个参量的不确定性,运用线性分式变换建立了含不确定性系统动力学模型,通过实车试验,验证了动力学模型的准确性;然后,基于μ综合控制方法,设计了参数摄动系统鲁棒控制器,控制系统结构奇异值上下界显示系统具有良好的鲁棒稳定性及鲁棒性能;最后,通过频域响应和时域响应分析,以及与H_∞控制效果对比分析,表明在多参数摄动的情况下,μ综合控制在保证鲁棒稳定性及鲁棒性能的前提下能更有效地提高车辆平顺性及安全性。     

多输入多输出正弦振动试验控制系统算法研究及实现

根据多输入多输出系统的解耦补偿思想,设计了多输入多输出正弦振动试验控制系统的控制方案.应用乘法输出不确定性描述了系统模型误差,对控制算法的收敛性进行了理论分析并对其进行了仿真,检验了算法的可行性.以微型计算机为核心,基于VXI总线仪器,构建了试验控制系统.编写了测量与控制软件,实现了驱动信号发生、响应信号的采集和处理.在一悬臂梁上进行了两点正弦振动试验控制,结果表明,算法可以使控制点的响应信号快速、稳定地收敛于参考信号,验证了设计的多输人多输出正弦振动试验控制系统的有效性.     

An embedded motion control system for water-jet-propelled unmanned surface vehicles

针对无人水面艇(USV)系统因其强非线性和不确定性且难以建立精确的数学模型而难以控制的问题,进行了嵌入式运动控制研究.为某单泵喷水推进型无人水面艇设计了嵌入式运动控制系统,分别从软件和硬件两个方面实现了该嵌入式控制系统的体系结构.为了满足嵌入式无人水面艇控制系统对数据处理实时性和可靠性的需求,在S面运动控制器的基础上引入了α-β-γ滤波器.海试和湖试试验结果表明所设计的控制器和滤波器具有良好的控制性能,试验验证了该控制系统的可行性和可靠性.     

挤压机的CMAC与PID并行控审

挤压机系统在运行过程中存在不确定性和非线性时变等特点,采用常规控制系统难以适应这种不确定性。将CMAC和PID并行控制算法运用到挤压机加酶制剂加工过程系统中,克服常规PID控制的参数难以整定、系统超调量大、动态响应速度慢等问题。经过MATLAB4仿真,结果表明并行控制能够较好的适应系统不确定性,而且具有响应速度快、超调量小等特点。此方法具有良好的控制效果。     

框架结构主动控制系统可靠性研究

针对建立在系统稳定性基础上的可靠性计算方法对框架结构来讲过于复杂和可操作性差。提出了一种新的计算方法，该方法在随机变量均值处形成一次状态矩阵，利用随机变量的变化来确定状态方程的特征参数的均值和方差，使计算量大大减少及可操作性大为提高。在控制方法上，选择了对系统不确定性具有较好控制效果的广义预测控制进行可靠性分析。给出了计算实例，算例表明这一方法是有效的。     

HVAC系统的模糊预测函数控制器设计

针对暖通空调HVAC系统中由于存在高度非线性、时变特征以及扰动和不确定性等因素而难以控制的特点，提出基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型的预测函数控制器设计方法。该方法通过最小二乘辨识算法建立系统的模糊T-S模型，然后基于模糊全局线性化预测模型，采用预测函数控制算法设计系统控制律。仿真实验结果表明该算法是一种跟踪性能好、鲁棒性强的有效控制方法。与常规的PID控制器相比，该方法具有超调量小、调整时间短等优良的动态性能。     

三级倒立摆的云控制方法及动平衡模式

文章提出了定性和定量之间转换的云模型的形式化表示方法,用来反映语言值中蕴涵的模糊性和随机性,给出云发生器的生成算法,解释多条定性推理规则同时被激活时的不确定性推理机制。利用这种智能控制方法有效地实现了单电机控制的一、二、三级倒立摆的多种不同动平衡姿态,显示其鲁棒性,并给出了详细试验结果。研究成果不仅可用于对太空飞行器以及机器人控制,而且对揭示定性定量转换规律和策略具有普遍意义。     

一类不确定性机器人的鲁棒跟踪控制

本文提出一种新的用以控制具有参数不确定性机器人的轨迹跟踪鲁棒控制方案。控制器由基于标称模型设计的非线性补偿控制器和基于Lyapunov理论设计的鲁棒补偿控制器构成，鲁棒补偿控制器用十消除参数误差带来的不确定性影响，其结构简单，只需知道系统的一个参数不确定性上界，最后保证系统达到三种不同的稳定性。另外，在机器人参数不确定性上界未知时，我们还设计了一个简单的在线辨识器，以保证系统全局收敛。并通过仿真实验证明其可靠性和有效性。     

柔性结构振动预测控制的仿真研究

针对柔性结构的振动问题，提出了用预测控制方法来实现对振动的主动控制。建立了由压电作动器和应变片传感器组成的悬臂梁实验系统的控制模型，用动态缩聚的方法对梁的有限元模型进行降阶，根据这个降阶模型设计了一个预测控制器，将其应用于系统的振动控制，并给出了预测步长和控制步长对控制性能的影响。仿真结果表明该预测控制方法能够有效地抑制柔性结构的振动。     

一类非线性系统的能稳性

本文对非线性仿射系统的能稳性进行了研究。讨论了线性反馈控制对该类非线性系统的能稳性的影响。     

对最经济控制问题研究拓展的探讨

对最经济控制问题研究的现状进行了分析,在运用现代控制理论、经济与管理理论的思想和方法对最经济控制问题开展研究后,对最经济控制的定义、对象、求解思路与方法进行了拓展。     

VSC-HVDC稳定控制研究

基于电压源换流器（voltage-source converter,VSC）的高压直流输电系统（high voltage direct current,HVDC）拥有良好的有功无功功率控制能力以及更适合构成多端输电系统的优势,目前被认为是极具潜力的输电方式。柔性直流输电系统的控制及稳定性是影响输电系统运行安全和性能的重要因素。针对柔性直流输电系统的研究,首先概述了两端柔性直流输电系统的拓扑及其解耦控制和附加控制方式,然后从基本的两端拓扑结构延伸到多端输电系统拓扑和混合输电系统拓扑,着重分析了多端系统的下垂控制、故障穿越能力和混合直流输电系统的控制,接着又讨论了风电接入之下的柔性直流输电系统的稳定性及控制,可为今后相关研究提供参考。     

基于自调整因子的数控铣削过程模糊控制

采用在全论域范围内带有自调整因子的模糊控制策略和最大 -乘积法模糊推理控制规则 ,提出一种铣削加工过程恒力模糊控制方法。该方法具有响应快、超调小、鲁棒性强和自寻优等特点 ,并可有效地克服传统恒力切削自适应控制中的模型失配及因数控进给速率有限分档造成的失稳问题。最后通过实验验证了在切深渐变和突变工况下该方法的正确性和有效性     

大型数控切割机的纵—横向伺服控制和三割炬电容调高伺服控制

本文介绍了该系统纵-横向伺服控制和三割炬伺服控制的方案和原理。该系统采用单相半波可控整流,结构简单,可靠性高,且精度完全满足要求,是同类控制中可供选择的较佳方案之一。