用极点配置法确定双输入、多输出系统的控制律及其在颤振主动抑制研究中的应用

本文用极点配置法确定双输入、多输出系统的控制律。导出了双输入、多输出系统的极点配置方程。这些方程是非线性的。本文研究了这些方程的性质,利用这些性质可以较好地控制各个特征值的配置精度。算例表明,在同样的不完全输出反馈情况下,用这种方法配置的极点的精度比用“秩一控制器”方法有较大改善。还讨论了颤振主动抑制研究中不同极点配置方案对颤振速度、设计状态的增益和相位裕量及舵偏度要求的影响。     

基于区域极点配置的不确定线性系统可靠跟踪控制

针对一类不确定性不满足匹配条件的不确定线性系统．提出了考虑执行器故障的可靠跟踪控制器的设计方法。在更一般、更实际的执行器故障模型的基础上,根据区域极点配置理论．给出了系统输出信号渐近跟踪参考输入信号的可靠跟踪控制器存在的充分条件。通过求解线性矩阵不等式(LMI)完成状态反馈可靠控制器的设计．从而使系统的输出信号不仅能稳定地跟踪参考输入信号．而且能满足要求的动态特性。最后,利用仿真实例验证了本文设计方法的可行性。     

基于改进QFT方法的直升机飞行控制与仿真

针对直升机飞行包线上由对象数学模型的大范围变化带来的系统不确定问题,采用一种改进的定量反馈理论(QFT)方法进行直升机飞行控制器设计。首先利用H∞回路成形方法实现系统不同控制通道的解耦,将多输入多输出问题转化为单输入单输出问题,然后针对每个单输入单输出系统采用QFT方法进行控制器设计,从而简化QFT的设计过程提高控制效果。将该方法应用于UH-60A直升机的飞行控制,设计了该型直升机在五种飞行状态下的全包线飞行控制器。仿真结果表明:所采用方法具有良好的控制效果,验证了该方法的有效性。     

系统鲁棒极点的输出反馈配置

本文讨论了利用输出反馈配置线性多变量定常系统鲁棒极点的问题。本文给出了一种设计方法,证明了有关定理,并用实例说明了这种方法的应用。     

基于LMI的一类LPV系统的自调整输出反馈极点配置

具有良好的暂态响应的控制系统，其闭环系统的极点必须位于特定的区域。本文通过输出反馈，用三个线性矩阵不等式（ＬＭＩｓ）将线性定常系统的极点配置在左半平面一个圆域内。同时，针对一类线性变参数（ＬＰＶ）飞行器控制系统，通过一组ＬＭＩｓ用自调整输出反馈将该系统的极点配置到满足暂态性能要求的区域，为设计全包络线飞行器控制系统提供了理论基础。导弹系统仿真例子说明了该方法的可行性。     

多时滞区间矩阵系统的H∞鲁棒控制

研究了系统矩阵、时滞矩阵和输入矩阵均含有不确定性的多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞鲁棒控制问题。文中首先针对时滞系统ｘ（ｔ）＝ Ａｘ（ｔ）＋ Δ Ａｘ （ｔ－ τ）在 Ａ 稳定条件下，运用根轨迹法，导出时滞系统稳定的条件；接着运用该条件及 Ｈ∞控制方法和实对称矩阵集合最小上界定理，设计了多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞鲁棒控制器。该设计方法把确定多个矩阵不等式共同解的复杂问题简化为求解单子代数 Ｒｉｃｃａｔｉ矩阵方程，所得多时滞区间矩阵系统的 Ｈ∞控制律，对于所有允许的不确定性，可使闭环系统稳定，且使系统从扰动输入到控制输出的传递函数具有 Ｈ∞范数界。文中算例表明了该方法的有效性。     

目标函数能自动在线调整的自校正控制器

本文论述了一种目标函数能自动在线调整的新型自校正控制器。这种自校正控制器既保留了最小方差控制器能达到渐近最优性能指际、算法简单、在线计算量小的优点,又采用了极点配置设计方法,以确保闭环系统稳定性和要求的动态响应。因此它兼有最小方差和极点配置两者的优点,使确定目标函数权多项式这个难题迎刃而解。 该自校正控制器首先通过广义最小二乘辨识,获得对象的参数a_i和b_i,然后由极点配置求得目标函数的权多项式P,Q,R,并建立一个算法,使P,Q,R随对象参数变化而自动地在线调整。数字仿真表明,这种控制器特别适用于具有大惯性和慢时变的对象,在工业控制中具有广泛的应用前景。     

一种无人机极点区域约束系统输出反馈滤波设计

针对参数变化引起的系统不稳定情况,研究其闭环极点处于区域约束下滤波问题,提出了基于输出反馈的滤波系统设计方法。在被控系统及反馈滤波系统同时存在不确定性的情况下,以线性矩阵不等式形式给出输出反馈滤波系统的可解性条件,使其闭环系统渐近稳定,滤波误差输出对干扰的抑制性能指标小于给定上界,并把闭环系统极点配置于复平面上指定区域。运用该方法对某型警用无人飞行器纵向运动进行仿真验证,闭环系统的极点均分布在预期界限,系统趋于稳定,达到了设计目标,表明了该方法的有效性。     

MIMO非线性非最小相位系统的鲁棒跟踪控制

针对仿射多输入多输出非线性非最小相位系统,提出了一种新的鲁棒跟踪控制方案.用反馈线性化解耦系统输入输出关系,通过高增益状态反馈镇定系统外部动态,通过模型预测控制镇定系统内部动态,所设计的控制器能保证跟踪控制闭环系统的指数稳定性,且对系统参数扰动具有鲁棒性.仿真结果表明了所提出方法的有效性和优越性.     

基于区域极点配置的航空发动机全包线/LPV控制

根据发动机相似工作原理以及平方和(Sun of squares, SOS)规划，基于发动机全飞行包线的换算线性变参数(Linear parameter varying, LPV)模型，提出了一种基于区域极点配置的航空发动机全包线切换/ LPV控制方法。根据发动机相似换算参数，建立换算状态变量模型。以高压换算转速为调度参数，利用多项式拟合得到全包线慢车以上的换算LPV模型。考虑基于区域极点配置的/LPV控制问题，将LPV闭环系统的极点配置在复平面上一个期望的区域内，并将LPV闭环系统稳定性条件转化为SOS约束，进行控制器求解。基于Lyapunov理论，设计全包线的切换LPV控制器，保证切换闭环系统Lyapunov意义下稳定。仿真结果表明,设计的切换LPV控制器能保证全包线内系统稳定且具有较好的鲁棒性能和动态响应性能。     

基于灰色预测的自适应解耦控制

传统的预测控制算法虽然有着良好的性能,但是需要求解复杂的丢番图方程.因而在实际应用中,算法的计算量很大,难以满足实时性要求.文中结合灰色理论,利用GM(1,2)模型辨识多输入多输出系统的参数,提出了一种解耦灰色预测控制算法.该算法可以采用较少的数据进行建模,需要辨识的参数也较少,并且元需求解丢番图方程,所以减少了计算量.为了消除系统各通道之间的输入输出耦合,在性能指标中引入解耦因子,给出了详细的解耦推导过程.最后,对解耦灰色预测控制算法进行了设计.仿真结果表明:本文算法能够有效地消除系统耦合,进而提高多输入多输出系统的闭环跟踪性能.     

基于区域极点配置的航空发动机全包线H_∞/LPV控制

根据发动机相似工作原理以及平方和(Sun of squares,SOS)规划,基于发动机全飞行包线的换算线性变参数(Linear parameter varying,LPV)模型,提出了一种基于区域极点配置的航空发动机全包线切换H_∞/LPV控制方法。根据发动机相似换算参数,建立换算状态变量模型。以高压换算转速为调度参数,利用多项式拟合得到全包线慢车以上的换算LPV模型。考虑基于区域极点配置的H_∞/LPV控制问题,将LPV闭环系统的极点配置在复平面上一个期望的区域内,并将LPV闭环系统稳定性条件转化为SOS约束,进行控制器求解。基于Lyapunov理论,设计全包线的切换LPV控制器,保证切换闭环系统Lyapunov意义下稳定。仿真结果表明,设计的切换LPV控制器能保证全包线内系统稳定且具有较好的鲁棒性能和动态响应性能。     

具有极点配置域的大系统输出反馈集散最优控制

本文提出了一种线性定常关联大系统集散最优控制的新方法。当集散系统可控可观,且矩阵的秩满足一定要求时,可以利用输出反馈方法使大系统的极点配置在给定区域内,并使二次型性能指标最优。本文提出的方法适用于空间分布范围不太大的分散控制大系统。文中释例说明了本文方法的可行性。仿真结果表明效果良好。     

基于神经网络非线性时滞系统的鲁棒可靠控制器设计

将一类非线性时滞控制系统中的非线性部分，用一个单隐层神经网络来近似代替，采用线性微分包含（LDI-linear differential inclusion）的方法来线性化该非线性环节，对于线性化所产生的近似误差、时滞和执行机构故障作为系统的一部分设计可靠鲁棒控制器，相关的定理也一并给出。高阶微分和偏微分方程一般是用来解决这类非线性系统的主要方法，文章中提出的可靠鲁棒控制器设计方法克服了以上这些方法求解困难的缺点，仿真示例用设计好的可靠鲁棒控制器与常规极点配置法进行了比较，从而表明了这种方法的有效性。     

特征结构配置法在输出反馈控制器设计中的应用

现代控制理论中的特征结构配置法(Eigenstructure Assignment),揭示了线性定常系统状态反馈控制规律的设计能力,并向设计者提供了充分的设计自由度。本文介绍了一种利用特征结构配置法进行输出反馈控制器设计的算法。当n阶r个输入m个输出的线性定常系统满足关系r+m>n时,运用该算法可以获得配置任意希望闭环特征值集合的线性输出反馈控制规律,并具有一定的特征结构配置自由度;对于不满足r+m>n的系统,利用积分器增广可以获得比Luenbetger状态估计器阶数低的动态输出反馈控制器,以实现闭环特征值任意配置。该算法容易用数字计算机编程实现。     

一类具有时变参数不确定非线性系统的鲁棒控制

利用李亚普诺夫函数递推设计方法对一类含有未知时变参数不确定和干扰的非线性系统进行了控制器设计，所设计的控制器对于所有允许的不确定可保证闭环系统状态一致有界并收敛到一个紧集。文中给出了鲁棒控制器的设计算法及系统稳定的充分条件，并讨论了当不确定被看作系统的输入时，闭环系统具有ISS特性。因而，本文提出了一种克服不确定造成系统不稳定的方法，最后给出了一个仿真算例。仿真结果表明了所设计的控制器的有效性和较强的鲁棒性。     

小阻尼动态系统的时域自适应反馈主动阻尼设计

针对在前馈／反馈混合控制中提高控制通道阻尼的问题,基于自适应滤波理论,提出适用于单输入单输出(SISO)和多输入多输出(MIMO)控制通道的时域自适应反馈主动阻尼设计方法。研究了自适应过程的理想期望信号的构造、SISO情况下闭环控制通道与反馈控制器同时进行自适应设计以及MIMO控制通道阻尼问题的简化与设计方法的拓展等问题;同时,基于某主动隔振试验平台的实测结果,对所有研究内容进行SIMULINK模型仿真。时域自适应反馈主动阻尼设计是高效的主动阻尼设计方法,并且为小阻尼动态系统的增阻设计提供了统一的方法框架。     

关于奈魁斯特准则在多输入、多输出系统中的推广应用问题

本文证明,对于多输入、多输出系统可以导得一广义输入量。对于这一广义输入量,可以象单输入系统那样应用奈魁斯特准则来判别系统的稳定性。还把最小二乘综合法推广到设计双输入、多输出系统的控制律。算例表明,这种方法可以导得所要求的控制律。     

不确定串联非线性系统具有L2增益的鲁棒自适应控制

研究了一类含有未知参数和干扰的串联非线性系统H∞鲁棒自适应控制问题。结合H∞控制和自适应控制，基于李亚普诺夫函数递推设计方法设计了H∞状态反馈自适应控制器，并且得出了控制器的精确解，避免了求解HJI不等式设计控制器的困难。该控制器不仅保证闭环系统ISS稳定，而且使得系统对于所有允许的参数不确定从干扰输入以可控输出的L2增益不大于给定的值。仿真结果表明了所设计的控制器的可行性和有效性。     

基于奇异摄动与神经网络的柔性臂控制

运用拉格朗日法建立了臂杆柔性的机械臂的动力学方程。为解决柔性臂末端位置的跟踪及克服柔性臂在运动中的振动问题。运用奇异摄动法将系统分解成快、慢两个子系统，设计混合控制器。通过设计神经网络控制器线性化慢系统。使其轨迹跟踪期望值。用线性状态反馈配置极点稳定快系统，抑制振动。一个单杆柔性机械臂的仿真算例表明，本文的控制方法保证了柔性臂刚性运动的精确跟踪，同时消除了弹性振动，避免了零动力学不稳定问题。