冷连轧机液压系统的H∞混合灵敏度鲁棒控制器设计

以双机架可逆冷连轧机液压APC(Automatic Position Control———位置自动控制)系统为研究对象,建立了相应的轧机液压APC系统的数学模型。采用鲁棒H∞控制的设计方法对参数摄动等的不确定性进行了仿真,结果表明所设计的H∞控制器具有良好的跟踪特性和对参数摄动的鲁棒性。     

鲁棒H∞控制理论在控制工程中的应用

文章首先介绍了鲁棒性和H∞控制理论及其发展，然后着重研究了在工程中应用广泛的限于频域设计的混合灵敏度方法中加权函数的综合选取原则，最后讨论了H∞鲁棒控制理论尚待解决的问题。     

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.     

热连轧卷取机踏步系统鲁棒H∞控制研究

针对热连轧过程中的带头损失问题,开发带有位置调节和压力调节的步进式电液伺服系统,并应用一种简化的H∞控制混合灵敏度算法对系统进行闭环增益设定,其核心是确定闭环系统传递函数即T的最终希望的形状,直接设计出K,从而避免了权函数的选择。研究结果表明用此法设计的H∞控制器对于步进控制系统是有效的。     

基于非线性H∞机器人鲁棒PID控制器设计

各种限制条件阻碍了工业机器人运动控制器性能的提高。例如，摩擦力和动态干扰限制了简单的PID控制器性能。通过解决非线性L2增益衰减问题，提出一种基于非线性H∞鲁棒PID控制器并且对这个控制器的稳定性、鲁棒性和性能调节方法进行了分析。最后给出了对两连杆刚性机器人的仿真结果，验证了控制效果。     

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.     

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。     

轧机主传动系统扭振H∞鲁棒控制器设计

针对轧机主传动轴中存在的扭转振荡现象指出扭振产生的原因,并根据数学建模和外部干扰的不确定性,提出基于H∞混合灵敏度算法设计的扭振抑制鲁棒控制器。仿真表明所设计的控制器在抑制扭矩和恢复动态速降时间上都明显优于传统的PID调节器。     

基于LMI的永磁直线电机H∞鲁棒控制器设计

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服控制中存在的模型摄动和外部干扰问题,保证闭环控制系统的鲁棒稳定和鲁棒性能,将基于状态反馈的H∞鲁棒控制器应用到永磁直线同步电机的速度环和电流环设计中,通过建立伺服系统鲁棒控制的状态空间模型,将H∞标准设计问题转化为线性矩阵不等式(LMI)的最优解求解问题,利用Matlab LMI工...     

高速弹性连杆机构振动的鲁棒H∞控制

在含有压电元件的弹性机构振动主动控制有限元模型的基础上，基于复模态理论，研究了高速机构的鲁棒H∞振动主动控制问题，给出了时变系统在模态截断下的输出反馈控制器设计方法。该方法可有效抑制系统的持续干扰，并可以解决由于模态截断引起的控制溢出问题。针对一曲柄摇杆机构的仿真计算表明，本方法可以有效地控制系统的在线弹性振动，同时系统原低阶谐振现象也得到了较好的控制。     

不确定时滞系统的鲁棒H∞控制

针对具有状态滞后且模型中具有时变参数不确定性和外部扰动不确定性的一类线性系统,本文研究了其鲁棒H∞控制问题.利用线性矩阵不等式LMI(Linear Matrix Inequality)处理方法,提出了无记忆状态反馈鲁棒H∞控制器的存在条件.本文所设计的状态反馈控制器能够使时滞系统不仅对时变参数不确定性具有鲁棒性,而且对外部扰动满足预定的衰减性能指标.     

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。     

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。     

带有不确定性因素的三级倒立摆H_∞鲁棒控制器设计

将三级倒立摆非线性数学模型近似线性化得到被控模型,从被控模型的参数估算和执行机构参数不确定性出发建立标称模型,通过分析不确定性对标称模型的扰动影响,该文设计了一种H_∞鲁棒控制器,仿真实例证明:该控制器具有优良的动态性能和鲁棒性能,可以提高三级倒立摆控制系统的稳定性。     

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。     

船舶阀门电动静液作动器混合灵敏度鲁棒控制器设计

以电动静液作动器系统为研究对象,建立系统数学模型;针对油液弹性模量摄动设计基于H_∞混合灵敏度控制器;利用MATLAB/Simulink与AMESim仿真平台,搭建船舶阀门电动静液作动系统联合仿真模型。针对电动静液作动器应用于驱动船舶中线型蝶阀实际应用背景,计算中线型蝶阀不同开度下启闭总阻力矩,并拟合为连续曲线作为系统负载特性,并对控制器算法的位置跟踪性能进行仿真验证。仿真结果表明,所设计的基于混合灵敏度H_∞控制器位置跟踪性能显著优于PID控制器,对外部干扰有较强的鲁棒性。     

基于LMI优化的鲁棒控制器设计

以存在固有模型误差的单级倒立摆为被控对象,建立倒立摆的鲁棒数学模型。在不确定性因子存在的前提下,基于线性矩阵不等式方法计算得到H_∞状态反馈控制器参数K,而且给出H_∞状态反馈控制器的存在条件。通过实例仿真验证,与LQR控制相比,H_∞状态反馈控制具有更好的动态特性和抗干扰特性。     

H∞混合灵敏度的鲁棒性设计及在挠性系统控制中的应用

标准H∞混合灵敏度设计只能保证系统的鲁棒稳定性和标称性能,而在实际系统中鲁棒性能也是很重要的.基于此,研究了在SISO系统中如何通过H∞混合灵敏度设计,使系统获得与μ综合相当的鲁棒稳定性和性能,得到使用H∞混合灵敏度设计来保证系统鲁棒性能需要满足的一个数量关系.由于挠性系统具有弱阻尼的谐振模态而不易控制,尤其是当谐振频率和阻尼比摄动时,系统的性能更不易保证,以存在挠性摄动的飞行器俯仰角控制为例验证了本文方法的正确性和有效性.     

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。     

基于压电元件的柔性板H∞鲁棒振动控制实验研究

以一柔性板为对象进行了H∞鲁棒振动控制器的设计、仿真和实验研究。首先,利用多变量频域辨识原理,识别出以粘贴压电片作为传感器和作动器的柔性板实验系统前三阶模态的MIMO传递函数模型,接着,对具有乘型不确定性的板模型在干扰抑制、控制增益约束以及鲁棒稳定三方面进行频域加权整型,构建了H∞混合灵敏度控制系统;数值仿真验证了各权函数的合理性,初始外扰和随机外扰下的振动控制实验结果表明,相对LQR方法,H∞控制能使闭环系统在保持鲁棒稳定的前提下获得更好的性能,初始外扰下衰减时间缩短30s,随机外扰下降噪量提高4dB。