基于Nevanlinna-Pick插值的跟踪系统H∞鲁棒控制器设计

传统的H∞鲁棒控制器通常都是基于线性矩阵不等式求解的,因此阶次较高,不利于实现,而基于 Nevanlinna-Pick插值的H∞鲁棒控制器设计方法能够有效的解决这一问题。本文提出一种改进的同伦算法用于求解控制器设计过程中出现的非线性方程,避免了经典同伦法中逆矩阵的求解。针对某一跟踪系统设计基于 Nevanlinna-Pick插值的H∞鲁棒控制器,通过阶跃响应和正弦信号的跟踪响应可以看出,与高阶超前滞后校正环节相比,前者构成闭环系统的跟踪精度要比后者的控制精度高,且具有较强的鲁棒稳定性。     

基于粒子群的H_∞混合灵敏度在飞控系统中的应用

提出了一种基于粒子群优化算法的H∞混合灵敏度控制律设计方法。该方法采用粒子群优化算法来优化加权函数,用H∞混合灵敏度方法设计飞行控制系统鲁棒控制器,满足了系统时域和频域性能要求。以某型飞机横侧向运动为例进行仿真,结果表明,用该方法设计的飞行控制系统具有良好的鲁棒性能和稳态性能,而且具有很好的动态品质。     

不确定关联大系统分散鲁棒H∞输出反馈控制

针对一类状态矩阵和控制矩阵存在参数不确定性关联大系统,研究其分散鲁棒H∞输出反馈控制问题.基于有界实引理将其鲁棒分散H∞动态输出反馈控制器的解归结为一个非线性矩阵不等式(NLMI),先通过选取适当的同伦函数来表示该非线性矩阵不等式,再通过Schur补引理将其化为两个双线性矩阵不等式,最后通过迭代算法求解该控制器,使闭环大系统鲁棒渐进稳定,并且满足给定的H∞性能指标.     

不确定关联大系统分散鲁棒H∞输出反馈控制器设计

针对一类状态矩阵和控制矩阵存在参数不确定性关联大系统,研究其分散鲁棒H∞输出反馈控制问题。基于有界实引理将其鲁棒分散H∞动态输出反馈控制器的解归结为一个非线性矩阵不等式（NLMI）,采用同伦迭代算法求解该控制器,使大系统鲁棒稳定,并且满足给定的H∞性能指标。     

数值界不确定关联大系统分散鲁棒H∞控制

针对一类状态矩阵、控制矩阵及关联矩阵存在数值界不确定性的关联大系统,研究其分散鲁棒H∞状态反馈控制器设计问题.基于有界实引理将存在鲁棒分散H∞状态反馈控制器的条件归结为一个非线性矩阵不等式求解问题,采用同伦迭代线性矩阵不等式方法求解分散控制器,使闭环大系统鲁棒稳定,并且满足给定的H∞性能指标.最后通过一个数值例子来说明该设计方法的有效性.     

数值界不确定性奇异大系统分散鲁棒H∞广义输出反馈控制

用矩阵不等式方法研究了数值界不确定性奇异大系统的广义输出反馈分散鲁棒H∞控制问题．基于有界实引理，提出了存在分散鲁棒广义输出反馈H∞控制器的矩阵不等式条件，并采用同伦迭代算法来获得控制器的参数．数值算例表明该方法求解简单，证明了它的有效性．     

具有非线性扰动的广义系统的鲁棒H∞控制

研究具有非线性结构扰动广义系统的鲁棒H∞控制和鲁棒H∞保性能控制问题,该不确定性为时间和状态的函数.且满足Lipschitz条件.目的是分别设计系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器.应用线性矩阵不等式方法,分别给出了系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器存在的充分条件.当这些条件可解时,分别给出了鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器的表达式.最后通过一个仿真算例说明了所给出方法的应用.     

一类多不确定性系统鲁棒H∞控制器的LMI设计方法

对同时具有加型参数不确定性以及积分二次约束(IQC,integral quadratic constraint) 不确定性环节的一类线性系统,给出设计其鲁棒H∞状态反馈控制器和动态输出反馈降阶控制 器的设计方法.在具体推导过程中,首先基于动态耗散理论,考虑了无输入情况下系统只具不 确定性闭环环节时的鲁棒H∞稳定性问题.然后基于这一条件,针对典型的无源类和有限增益 类不确定性,推出了系统同时具有多不确定性时进行鲁棒H∞状态反馈控制器和动态输出反馈降 阶控制器设计的充分条件.所有可解条件都可化为标准的LMI(1inear matrix inequality)求解.     

非线性不确定中立型系统的鲁棒H∞控制

考虑系统外界干扰、系统参数摄动等非线性扰动环节对中立型时滞系统的H∞影响,提出基于Lyapunov稳定性理论的鲁棒H∞控制器的设计思想.利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了该类具有状态非线性不确定性中立型时滞系统的鲁棒∞控制器的设计实例.在非线性不确定函数满足增益有界的条件下,得到了该类时滞系统满足鲁棒∞性能的一个充分条件.通过求解一个线性矩阵不等式LMI,即可获得鲁棒∞控制器.仿真结果表明了基于Lyapunov稳定性理论,LMI技术设计的控制器克服了系统外界非线性干扰或系统本身非线性参数摄动的影响,实现了闭环系统的H∞性能条件下的渐近稳定,满足了该系统鲁棒H∞控制的要求.     

数值界不确定性关联大系统分散鲁棒H∞输出反馈控制

研究一类状态矩阵、控制矩阵及关联矩阵中存在数值界不确定性关联大系统的分散鲁棒H∞输出反馈控制器设计方法．基于有界实引理，将控制器的存在条件归结为一个非线性矩阵不等式，采用同伦迭代方法求解控制器，使闭环大系统鲁棒稳定，并且满足给定的H∞性能指标．最后通过仿真验证了该方法的有效性．     

精馏塔H∞非脆弱鲁棒控制的研究

指出了对精馏塔采用高阶常规鲁棒设计的控制器进行降阶所得控制器具有脆弱性,不能保证设计要求的鲁棒性,精馏塔在设计范围内摄动时,系统出现渐扩发散现象.提出将精馏塔控制器摄动转化为被控对象摄动.给出了不需要控制器降阶的精馏塔H∞非脆弱鲁棒PI控制器设计方法.对MIMO精馏塔系统,给出了可简化求解过程的PI控制器形式.讨论了精馏塔非脆弱鲁棒控制不确定性权函数和性能权函数的选择,求解了H∞非脆弱鲁棒PI控制器.仿真结果表明,该精馏塔控制系统具有较好的适应性.     

不确定系统鲁棒容错H_∞控制的LMI设计方法

针对不确定线性系统.研究了执行器失效情况下鲁棒容错H∞控制问题.基于连续增益故障模式.利用线性矩阵不等式LMI推导了系统H∞指标约束下鲁棒容错镇定的充要条件.分别给出了输出反馈和状态反馈H∞控制器的设计方法.通过引入变量代换.将求解输出反馈H∞指标约束的鲁棒容错控制器的可解条件转化为标准的LMI.所获得的控制器不仅能使故障系统鲁棒稳定,并且能达到给定的H∞性能指标.仿真实例验证了所提出设计方法的有效性.     

BTT导弹横侧通道H∞鲁棒控制器设计研究

考虑到BTT导弹存在较大的耦合和不确定性,传统频域控制理论以及三通道独立设计方法不再适用于自动驾驶仪的设计.为此,研究了BTT导弹横侧通道H∞鲁棒控制器的设计问题,用以抑制不确定性、外来扰动以及通道间耦合给系统带来的不利影响.首先分析了H∞鲁棒控制器设计中存在的关键问题,包括不确定性的分析及加权函数的选择;然后通过建立包含未建模不确定的被控对象、引入加权函数,得到了扩展的广义受控系统,利用Matlab鲁棒控制工具箱设计了BTT导弹横侧通道的H∞鲁棒控制器;最后通过仿真验证,表明设计的H∞鲁棒控制器具有良好的控制性能和鲁棒性.     

时滞依赖不确定线性系统的鲁棒H_∞控制

针对一类不确定性不满足匹配条件的具有时滞依赖不确定线性系统,研究了鲁棒H∞控制器的设计问题.基于线性矩阵不等式方法,通过构造合适的Lyapunov函数,给出了鲁棒H∞状态反馈控制器存在的充分条件,并通过求解相应的线性矩阵不等式完成了控制器的设计.仿真结果表明,所设计的控制器对所有容许的不确定性不仅使闭环系统渐近稳定,又能保证闭环系统满足一定的H∞性能指标,具有较好的抑制扰动的效果.     

一类不确定性系统鲁棒H∞控制器

研究一类具有匹配不确定性系统鲁棒H∞控制问题,第一,基于矩阵不等式给出了二次稳定的条件并且对系统的H∞性能进行了分析;第二,给出了系统的鲁棒H∞控制器,该控制器不仅满足系统二次稳定的条件,而且也满足H∞性能约束条件;最后,数值算例说明了控制器的有效性和可行性。     

不确定Delta算子切换系统的鲁棒控制研究

研究了一类参数不确定线性Delta算子切换系统的鲁棒H∞控制问题.针对传统采用的Delta算子切换系统仅限于多Lyapunov函数方法,使系统仅实现渐进稳定,收敛速度慢.为了提高控制系统的稳定性,解决系统的状态反馈鲁棒H∞控制的难点问题,首次提出利用多Lyapunov函数和平均驻留时间方法,以线性矩阵不等式的形式给出了参数不确定Delta算子切换系统指数稳定性条件,并进行了H∞性能分析,从而进一步给出系统鲁棒H∞控制器的设计方法.所设计的控制器不但保证系统参数不确定时闭环系统指数稳定,而且满足所期望的H∞性能指标.仿真结果证明了设计方法的有效性和可行性.     

精馏塔H_∞非脆弱鲁棒控制的研究

指出了对精馏塔采用高阶常规鲁棒设计的控制器进行降阶所得控制器具有脆弱性,不能保证设计要求的鲁棒性,精馏塔在设计范围内摄动时,系统出现渐扩发散现象。提出将精馏塔控制器摄动转化为被控对象摄动。给出了不需要控制器降阶的精馏塔H∞非脆弱鲁棒PI控制器设计方法。对MIMO精馏塔系统,给出了可简化求解过程的PI控制器形式。讨论了精馏塔非脆弱鲁棒控制不确定性权函数和性能权函数的选择,求解了H∞非脆弱鲁棒PI控制器。仿真结果表明,该精馏塔控制系统具有较好的适应性。     

基于H∞范数优化的干扰观测器的鲁棒设计

研究干扰观测器的鲁棒优化设计方法, 应用H∞范数定义干扰观测器的优化性能评价函数, 把低通滤波器的设计问题转换为H∞闭环回路成形问题. 通过适当处理相对阶次条件等约束, 把带有约束的回路成形问题转换成无约束的H∞标准问题, 然后利用H∞标准问题的求解算法设计滤波器. 此外, 探讨了性能与频率加权函数的关系, 并在此基础上提出了加权函数的选取方法. 实验结果证明该方法设计简单, 且具有最优性和系统性.     

数值界不确定性关联大系统分散鲁棒H∞控制

针对一类状态阵,控制输入阵及关联阵中存在数值界不确定性的关联大系统,研究其分散鲁棒H∞状态反馈和输出反馈控制器设计问题.基于有界实引理,推导出了其存在分散鲁棒H∞控制器的充分条件,即一组矩阵不等式有解.利用Schur补引理,通过固定不同变量,提出了一种构建分散控制器的同伦迭代线性矩阵不等式方法.所获得的控制器使闭环大系统鲁棒稳定,并且达到给定的H∞性能指标.最后用数值例子说明了所提的设计方法的有效性.     

弹性飞行器的H∞控制器设计与仿真

弹性飞行器动力学模型用很多自由度来描述弹性模态和刚性模态,由此引起的模型不确定性及建模误差,使用常规控制器很难保证系统的鲁棒稳定性.为此,采用H∞混合灵敏度控制方法设计了能控制弹性飞行器姿态运动又能快速抑制结构振动的鲁棒控制器,采用平衡截断法对此高阶控制器进行了降阶,得到6阶和4阶控制器,对于降阶控制器的控制效果进行了仿真研究.仿真结果表明,降阶后的控制器能很好地实现对原全阶控制器的近似,系统增强稳定性.鲁棒性能满足设计的要求,为飞行系统提供了设计依据.