球磨机负荷串级H∞鲁棒控制器的设计与仿真

针对目前球磨机负荷控制存在的不足,提出了一种基于H∞鲁棒控制的球磨机负荷串级控制算法.分析了压差单回路控制的不足,提出了用筒体振动信号结合球磨机压差来表征负荷,给出了球磨机负荷串级控制的结构,对于主回路,通过选择合适的加权函数,设计出了基于混合灵敏度理论的H∞控制器,副回路采用比例控制器;最后基于Matlab对控制算法进行了仿真研究.仿真结果表明,球磨机负荷串级控制系统具有较好的动态性和鲁棒性,有效克服了单回路控制的不足,具有一定的实用性.     

双框架硅微型机械振动陀螺仪鲁棒控制研究

以内框驱动式双框架硅微型角振动机械陀螺仪为对象,建立了闭环力平衡控制模型,采用鲁棒H∞控制理论中的混合灵敏度法设计了鲁棒控制器。仿真结果表明,同开环微机械陀螺相比,通过合理选择加权函数设计出的鲁棒H∞控制器能使微机械陀螺对敏感轴固有频率摄动敏感性显著降低,微机械陀螺鲁棒性能显著提高。     

重载足式机器人单关节驱动系统H_∞控制器的设计

针对某节能型重载足式机器人单关节电液伺服驱动系统动态跟踪问题,对重载足式机器人节能型单关节电液伺服驱动系统特性、H_∞控制等方面进行了研究,建立了系统数学模型,提出了采用扩展H_∞混合灵敏度控制,引入了转换环节,将实际对象虚轴极点转换到传递函数或控制器中,解决了因单关节电液伺服驱动系统传递函数分母存在积分环节引起的奇异H_∞问题。通过采用扩展H_∞混合灵敏度三块加权函数法求解H_∞控制器,选择适当的加权函数,基于Matlab/Robust工具箱,设计了扩展H_∞混合灵敏度控制器,基于Matlab/Simulink平台搭建了系统仿真模型,对扩展H_∞控制的单关节电液伺服驱动系统动态跟踪特性及其系统稳定性进行了评价。仿真实验结果表明,H_∞控制系统满足鲁棒性及鲁棒性能要求,控制系统动态响应满足2 Hz正弦信号双十指标要求。     

滑动轴承转子运动轨迹主动控制

为实现非圆异形截面零件的加工,结合电磁轴承响应迅速和流体滑动轴承承载力高的特点,提出电磁铁-流体润滑滑动轴承系统,通过主动控制电磁铁输入电流来控制滑动轴承转子的运动轨迹。建立主轴的动力学模型,对耦合的两输入两输出系统进行反馈解耦,设计了鲁棒H∞混合灵敏度控制器。仿真结果表明控制输出能很好地跟踪外部参考信号,并且该控制器对外部干扰有很强的抑制作用,得到比较精确的椭圆轨迹跟踪结果。实验结果验证了仿真结果的正确性。     

H∞控制理论在磁悬浮轴承系统中的应用研究

讨论了鲁棒H∞控制理论灵敏度和补灵敏度加权因子的选择方法，设计了磁悬浮轴承系统的H∞控制器；研制了基于PC机的磁悬浮轴承实时数控系统，用C语言设计了H∞控制器的软件。仿真结果表明，采用H∞控制，系统具有良好的动态性能、较强的鲁棒性和抑制转子振动的能力。对一个五自由度的磁悬浮轴承系统进行试验研究，结果表明，采用H∞控制器成功实现了五自由度磁悬浮轴承系统的稳定悬浮，在最高转速30000r／min时转子的振动峰峰值小于60μm。     

直升机结构振动鲁棒控制研究

基于鲁棒控制理论,建立了多输入、多输出直升机结构振动系统反馈控制模型,分别利用混合灵敏度设计方法和μ综合设计方法设计出鲁棒反馈控制器,将直升机简化为自由-自由的组合梁模型,完成了鲁棒控制仿真研究.另外,还进行了自由-自由梁的振动响应鲁棒控制试验研究.研究结果表明,通过对性能加权函数和鲁棒加权函数的选取,系统能在指定频带上取得良好的减振控制效果,当模型参数发生一定程度的摄动时,系统依然能保持稳定,且仍具有较好的控制效果.     

基础振动下两自由度机械臂的鲁棒控制

研究了基于基础振动的两自由度机械臂鲁棒控制问题.利用非线性状态反馈理论,对模型进行线性化处理,结合混合灵敏度理论,对所建立的机械臂动力学方程进行混合灵敏度频域整形.运用H∞控制理论和结构奇异值μ理论,建立了参数不确定系统的H∞控制框图,采用D-K迭代工具设计H∞控制器.仿真结果表明,在不需要基础运动测量的情况下,控制器能有效减少系统的外部干扰以及良好的鲁棒性能.     

仿真转台伺服系统的混合灵敏度优化设计

以某"飞行仿真转台"为研究背景,给出了伺服系统的混合灵敏度设计方法及加权函数的选择方法.并对所得到的H∞控制器进行了降阶处理.理论分析和仿真表明了这种设计思想和方法的正确性和有效性.     

采用H_∞控制理论实现的弹性转子系统振动控制

依据切舍了高阶振动后得到的弹性转子系统低阶模型,提出一种有效克服振荡现象的新型Ｈ∞控制系统设计方法。通过求解互补灵敏度函数和调整函数在特定频域内的最小混合问题设计了Ｈ∞控制器。仿真结果表明,该方法以抑制系统振荡,保证系统鲁棒稳定性具有良好的效果。     

具有时变柔性负载的电液力控制系统中Gain-Scheduled H∞控制器的研究

针对具有时变柔性负载的电液力控制系统设计了Gain-Scheduled H∞控制器.Gain-Scheduled H∞控制适用于状态空间矩阵是时变参数的线性函数的慢时变系统.其控制器的形式可根据时变参数的变化实时地进行调节,以满足不同时刻系统的性能要求.将该方法应用到了液压式全自动地震波输入振动三轴装置中(以下简称动三轴).仿真结果表明Gain-Scheduled H∞控制方法对改善负载参数变化较大的动三轴的性能是非常有效的.     

连铸结晶器非正弦电液伺服控制系统H∞控制

本文采用H∞控制设计设计控制器用于连铸结晶器非正弦振动电液控制系统的控制,针对系统具有较大摩擦负载的情况,通过选择加权函数,使闭环控制系统更具鲁棒性,研究结果表明具有H∞控制器的闭环系统的性能优于传统的PID控制器。     

主动电磁悬浮球系统的H_∞控制器

针对主动电磁悬浮球系统的鲁棒性问题,探讨了H∞控制器在该系统上的应用。首先建立了主动电磁悬浮球系统的线性化数学模型;然后对应H∞混合灵敏度框架,重点介绍了3个加权函数的双重意义及其对系统特性的影响,说明了H∞控制器的设计方法;并对一套实际系统设计了H∞控制器,对系统的性能进行了仿真和实验研究。研究结果表明,基于H∞控制器的主动电磁悬浮球系统具有较高的抗干扰性能和鲁棒稳定性。     

基础振动下单自由度机械臂的动力学控制

提出基础振动下单自由度机械臂的基于混合灵敏度函数的H∞控制算法.首先运用拉格朗日法建立机械臂的动力学方程;其次将参数不确定系统的控制问题转化为机械臂的频域控制问题以及混合灵敏度函数整形问题,并运用MATLABμ -综合工具箱中的D-K迭代算法设计控制器.分析结果表明,所设计的控制器能够使系统具有良好的鲁棒性和鲁棒稳定性.     

基于神经网络的一类不确定非线性系统自适应H∞跟踪控制

基于神经网络针对一类具有输入不确定性的非线性系统提出了一种H∞自适应跟踪控制方法.控制器由等效控制器、H∞控制器及参数自适应控制器三部分组成.H∞控制器用于减弱外部及神经网络的逼近误差对跟踪性能的影响,参数自适应控制器用于抑制输入干扰对跟踪性能的影响.所设计的控制器不仅保证了整个闭环系统的稳定性,而且使外部干扰及神经网络的逼近误差对跟踪的影响减小到给定的性能指标.最后给出一个算例验证了该方法的有效性.     

基于神经网络的一类不确定非线性系统自适应H∞跟踪控制

基于神经网络针对一类具有输入不确定性的非线性系统提出了一种H∞自适应跟踪控制方法.控制器由等效控制器、H∞控制器及参数自适应控制器三部分组成.H∞控制器用于减弱外部及神经网络的逼近误差对跟踪性能的影响,参数自适应控制器用于抑制输入干扰对跟踪性能的影响.所设计的控制器不仅保证了整个闭环系统的稳定性,而且使外部干扰及神经网络的逼近误差对跟踪的影响减小到给定的性能指标.最后给出一个算例验证了该方法的有效性.     

H∞混合灵敏度控制在液压伺服系统中的应用

运用H∞混合灵敏度控制理论，针对液压伺服系统的特点，通过仿真，总结了一般加权阵的选取规律和方法，提出采用线性矩阵不等式设计典型电液位置伺服系统H∞控制器的计算方法，并设计了控制器，使系统在保证鲁棒稳定性的同时可以确保系统的瞬态性能指标。通过 设计举例说明了控制器的设计方法，并通过与原系统参数摄动时系统特性的比较，验证了H∞控制器不仅可以提高系统的频宽，改善系统的响应速度,而且可以改善参数变化对系统性能的影响，从而说明际H∞控制器的有效性。     

飞行器垂直尾翼H∞鲁棒振动主动控制

以飞行器垂直尾翼模型为研究对象,将H∞鲁棒控制理论的混和灵敏度方法用于解决尾翼模型的多模态振动主动控制问题.通过对垂尾振动控制系统不确定性分析,选择了权函数,设计了H∞控制器并对控制器进行了适当的降阶处理,并对垂尾模型的多模态振动控制进行了主动控制试验.结果表明,结构前三阶模态振动(模态频率分别为3 Hz,5,7 Hz和27Hz)的振幅分别降低了11 dB,11 dB和2 dB,取得了较好的控制效果,验证了H∞控制理论应用于垂尾结构多模态振动主动控制的可行性和有效性.     

数控转台回转送进系统伺服刚度的鲁棒控制

直接驱动数控转台采用环形永磁力矩电机的伺服系统易受负载转矩变化的影响，显著降低系统的伺服动态刚度。基于具有前馈的伪微分反馈控制框架，采用H∞混合灵敏度控制方法，将动态刚度的最大化设计问题转化为H∞鲁棒控制的最小化设计问题来设计控制器。该控制器使系统对负载扰动及自身参数变化具有较强的鲁棒性，提高了系统对输入信号的响应速度，解决抗干扰性能和快速跟踪性能之间的矛盾，增强了系统的动态刚度。仿真结果表明，所设计的H∞控制器使数控转台回转送进系统对负栽扰动及叁数变化具有较强的鲁棒性。     

H2/H∞混合控制在双振动台解耦控制中的应用

研究了基于H2／H∞混合控制的振动台解耦控制器的设计方法，用缩减了高阶模态的降阶模型所设计的控制器对原系统进行解耦控制，引入了模型不确定性，克服了传统的基于模型逆的解耦控制系统鲁棒性能较差的缺点。利用双自由度控制结构的特点，将问题分解为H2和H∞两个最优控制器的设计过程，简化了问题求解的复杂性；通过整形技术提高了解耦控制的效果。与单步设计方法相比，这一双步设计方法更容易实现也更具有灵活性，能进一步提高系统的控制性能。仿真结果表明混合H2／H∞解耦控制方法不仅具有良好的解耦性能，而且能够有效控制结枸振动高阶模态的溢出。     

基于H∞性能指标的旋转机械鲁棒控制器设计

针对大型旋转机械轴系中存在的低频扭振失稳现象,提出一种基于H∞性能指标的鲁棒控制器解析设计方法,该方法不必对控制对象进行互质分解,通过对S/T混合灵敏度函数的研究,避免了权函数繁琐的选取过程,同时能保证其对不稳定和临界稳定对象的有效性,所设计的控制器结构简单,并能实现单参数整定.调节控制器参数,对比仿真结果研究其对相对旋转系统动态特能的影响,最后通过实验平台验证该算法能够实现对旋转机械扭转振动的有效控制.