磁悬浮球的H∞控制研究

设计了一种磁悬浮球实验系统，建立了磁悬浮球的控制模型。基于H∞混合灵敏度控制理论，研究了加权阵的选取规律和方法，设计了磁悬浮球的H∞鲁棒控制器。开发了功率驱动系统和光电位置检测系统，并用DSP系统实现了H∞控制算法。仿真分析和实验结果表明：该磁悬浮系统具有较高的控制精度和鲁棒性，解决了磁悬浮系统中的建模精度低，外界干扰难以避免等棘手问题。     

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。     

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。     

磁悬浮带钢系统的建模与鲁棒控制研究

以系统受3对电磁铁作用为例,分析了带钢受力后的运动情况,建立了一个3输入3输出的系统模型。采用H∞控制算法设计了控制器,通过实验分析表明,基于H∞控制理论设计的磁悬浮带钢系统具有良好的动态特性,外加脉冲干扰信号后系统能很快的恢复到平衡位置。     

H∞控制理论在磁悬浮球系统中的应用

本文将H∞控制理论用于磁悬浮球系统,应用混合灵敏度方法设计了控制器,并进行了实验验证。     

电梯永磁同步门机速度环的H_∞控制器

门机在电梯的运行中动作频度很高,其稳定性和可靠性成为评价电梯性能的重要指标。为了抑制门机系统的参数摄动和负载扰动等不确定因素的干扰,以永磁同步门机控制系统作为研究对象,建立系统模型,运用鲁棒H∞控制理论设计了速度环控制器,将其代替原PI控制器。通过仿真实验输出门机系统的速度、电流和力矩曲线,经与PI控制器曲线进行对比,结果表明该控制方法能够有效抑制不确定因素对系统造成的干扰。     

斥力式混合磁悬浮系统的建模与H_∞控制

针对斥力式的永磁电磁混合磁悬浮系统,基于永磁材料的线性退磁特性,对其结构进行磁路分析,推导了其悬浮力的解析模型。通过有限元分析获得其在水平和垂直方向上悬浮力与位移和电流的关系,由此对模型参数进行辨识,从而建立了由永磁铁和电磁线圈构成的混合磁悬浮系统的数学模型。考虑到系统易受到外界动态以及本身建模误差的影响,设计了一种混合灵敏度H_∞控制器。通过仿真表明,与PID控制相比,H_∞控制超调小,稳定时间短,能使系统控制稳定。最后实验结果显示,所设计的控制器提高了斥力式混合磁悬浮的稳定性能,具有抵御外界扰动的能力,提高了控制系统的鲁棒性。     

基于LMI的汽车主动悬架防侧翻H_∞控制

提出了一种基于主动悬架的H∞控制策略。在Matlab/Simulink环境下进行了仿真计算,仿真结果表明:采用所提出的H∞控制策略,可以有效地降低汽车非直线行驶时的侧倾角以及侧倾角速度,提高汽车的侧翻稳定性,降低汽车侧翻事故发生可能性。     

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.     

磁悬浮球系统控制器的分析设计

从磁悬浮球的物理模型出发,建立了磁悬浮球系统的线性化数学模型,在模型分析的基础上,对控制策略进行了分析与研究.重点介绍了通过积分分离和微分先行两种方法对PID控制器进行优化设计的方案.仿真研究表明,所设计的控制器较好地满足了系统的要求.     

电励磁直线同步电动机磁悬浮系统H∞鲁棒控制的研究

为解决电励磁直线同步电动机磁悬浮系统状态变量之间的非线性和不确定性扰动问题,提出一种磁悬浮系统H_∞鲁棒控制方法。由电励磁直线同步电动机磁悬浮系统的运行机理,建立电励磁直线同步电动机悬浮系统的悬浮力方程和运动方程,推导悬浮系统的状态空间模型,针对状态空间模型的非线性,在平衡工作点处对其进行线性化,将系统对扰动的抑制问题归结为H_∞鲁棒控制器的设计,通过解Riccati不等式的正定解,得到悬浮系统的H_∞鲁棒控制器。最后,采用MATLAB/Simulink软件进行仿真研究,通过与PI控制比较,结果证明H_∞鲁棒控制方法可使电励磁直线同步电动机具有良好的抑制扰动的能力。     

融合主动转向功能的电动助力转向系统H_∞控制

针对传统电动助力转向(EPS)系统不能在车辆极限工况行驶时实施主动转向,也不能对驾驶员的转向误操作进行主动补偿的问题,建立了融合主动转向功能的EPS整车操纵动力学模型,并以转向轻便性、灵敏性、回正特性及整车操纵稳定性为系统评价输出,运用H∞鲁棒控制策略对基于整车操纵稳定性控制的汽车EPS系统控制特性进行了仿真分析。仿真结果表明,集成主动转向功能的EPS控制系统,既能够实现EPS系统的传统控制特性,又能够根据汽车极限运行工况时整车操纵稳定性的要求实施主动转向,从而有效降低车身横摆角速度和质心侧偏角,并最大程度地发挥EPS的功能调节范围。     

基于混合H_2/H_∞控制的电动助力系统转向路感

针对电动助力转向(Electrie power steering,EPS)系统存在系统模型、干扰等不确定性,以及对系统动态特性的要求,提出EPS系统混合H2/H∞控制器.在EPS系统及整车2自由度数学模型基础上,以驾驶员获得良好的转向路感、系统具有卓越的鲁棒性和较小的力矩波动为控制目标,构建系统的状态空间方程和增广被控对象矩阵,运用H∞方法极小化系统中各种干扰对被控输出的影响,并在此基础之上应用H2方法对系统进行优化.EPS系统路感仿真结果表明,基于混合H2/H∞控制的EPS系统,综合了H2控制和H∞控制的优点,具有较好的鲁棒性能和鲁棒稳定性,可有效抑制路面随机激励、转矩传感器量测、模型参数不确定等所引起的各种干扰和噪声,使驾驶员获得满意的路感.     

主动电磁悬浮器的混合磁场测试和分析及其系统的信号处理

概述一种新型的主动电磁悬浮器后,着重对其混合磁场B进行测试,在工作站SUN编程分析,作出磁场的特性曲线及其拟合。选择和精确安装霍尔传感器。建立测量放大器、电坐标转换器。对测量信号作放大、差分和旋转处理,有效地调节动态永磁环的平衡位置合理地调试电子线路的偏置点。将之(观测器)与控制器、功率放大器、铁磁线圈相连后,有效地对悬浮环施加正交控制力fx,fy,fz及控制力矩mx,my,使系统达到稳定状态,该主动电磁悬浮器的整个系统,已在ETH(苏黎世瑞士联邦高工)研制成功,可用作超高速电机及其它回转机械的电磁止推轴承等。     

实验室磁悬浮球系统数学模型的建立

通过对磁悬浮球系统中小球的受力分析,建立了磁悬浮球系统的数学模型,并通过实验测得所需各种参数,将数学模型具体化.     

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.     

基于系统逆的非线性液压伺服系统H_∞控制器设计

本文提出了一种基于系统逆的H∞ 控制器 ,克服了一般H∞ 控制器仅能适用于线性系统的缺点 ,并将此方法应用到一非线性液压系统中 ,仿真结果表明了这种方法对具有参数不确定性的非线性系统具有鲁棒性     

基于测厚仪监控的厚控系统动态建模及其鲁棒H_∞控制器设计

为得到高精度的轧机机电液系统整体动态模型,将先进的控制理论应用于传统的轧制领域和提高板带产品质量精度,建立四辊轧机厚度控制系统动态模型,包括轧制过程模型、机架-辊系动态模型和液压伺服系统模型,将三个模型耦合并线性化,得到四辊轧机厚控系统多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)线性化传递函数模型。考虑最终板厚质量指标,简化MIMO系统,得到基于测厚仪监控的板厚控制系统模型。利用H∞混合灵敏度鲁棒控制理论,采用遗传算法优化选取加权函数,设计H∞鲁棒控制器。仿真研究结果及与常规比例积分微分(Proportional integral derivative,PID)控制效果的比较表明,所设计的控制器对于厚度控制系统的外界扰动和参数不确定性具有较好的抑制性能,提高了测厚仪监控厚度控制系统的动态性能和稳定性。     

H∞方法在振动主动鲁棒控制中的应用

研究了振动系统频域不确定和参数不确定两种情形的Ｈ∞鲁棒控制设计问题,文中对参数不确定情形提出了结构摄动鲁棒稳定与灵敏度函数设计相结合的设计方法。对一个实例的数值仿真结果证实了所提方法的有效性,并且表明Ｈ∞方法能够较满意地处理振动控制中的确定性,因而在振动主动鲁棒控制设计中有着较大的应用潜力。     

锥形滚柱式混合磁悬浮轴承次优H∞鲁棒控制器的研究

介绍了一种新型结构的磁悬浮轴承－锥形滚柱式混合磁悬浮轴承的控制系统和控制原理，并对系统建立状态空间数学模型，通过H∞次优鲁棒控制理论，利用MATLAB提供的鲁棒控制工具，设计出系统在H∞范数边界γ内二次稳定的鲁棒H∞次优状态反馈控制器，并采用具有强大快速的运算处理能力和精炼指令集的DSP（TMS320F240）芯片实现对系统的实时控制。