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基于μ综合的弹性体导弹鲁棒控制系统设计

航空兵器 2022年第1期29卷 47-51页

作者：史籍宇崔颢陈星阳中国空空导弹研究院河南洛阳471009

基于鲁棒控制理论,针对弹性体导弹气动伺服弹性问题开展控制系统研究,通过建立导弹刚性弹性耦合全参数不确定性模型,在传统三回路控制结构的基础上设计了μ综合鲁棒控制系统。频域分析表明所设计的控制系统具有强鲁棒性,足以应对弹性体... 详细信息

基于鲁棒控制理论,针对弹性体导弹气动伺服弹性问题开展控制系统研究,通过建立导弹刚性弹性耦合全参数不确定性模型,在传统三回路控制结构的基础上设计了μ综合鲁棒控制系统。频域分析表明所设计的控制系统具有强鲁棒性,足以应对弹性体导弹的强不确定性。时域仿真结果表明,μ综合鲁棒控制系统在保证时域指标的同时,相比于经典PID控制系统,弹体一阶振动幅值约为其10%,衰减时间缩短至约0.5 s,有效抑制了弹体的弹性振动。

关键词： μ综合鲁棒控制弹性体导弹气动伺服弹性振动抑制

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μ综合中的D-K迭代算法

电机与控制学报 2010年第9期14卷 31-35页

作者：何朕姜晓明孟范伟周荻哈尔滨工业大学控制科学与工程系黑龙江哈尔滨150001

针对μ综合的D-K迭代过程中出现不同的γ值和μ值的问题,分析指出在控制器K的优化求解中Hamilton阵H∞或J∞的一些特征值在γ迭代的进程中可能会相当接近,即出现病态特征值。此时γ迭代就会停在一个较高的γ数值上。实际上,当将控制器... 详细信息

针对μ综合的D-K迭代过程中出现不同的γ值和μ值的问题,分析指出在控制器K的优化求解中Hamilton阵H∞或J∞的一些特征值在γ迭代的进程中可能会相当接近,即出现病态特征值。此时γ迭代就会停在一个较高的γ数值上。实际上,当将控制器闭环后,系统的H∞范数会比这个γ值要低很多。在求解标定阵D(ω)的过程中也会有类似的问题,逐点最小化所得的μ值和用拟合的D(ω)来求得的μ值可能是不一致的,甚至不收敛。给出了正确进行D-K迭代的方法,所附的算例中也给出了各种中间结果来帮助说明D-K迭代中的问题。为了能方便地使用Matlabμ工具箱中的D-K迭代命令,还给出了带有参数不确定性系统的状态空间表达方式。

关键词：结构奇异值结构不确定性 μ综合 D-K迭代 H∞优化

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车辆能量回馈式主动悬架μ综合控制

西南交通大学学报 2012年第6期47卷 974-981页

作者：陈彦秋宋鹏云张继业张克跃西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 西南交通大学峨眉校区四川峨眉山614202

为了改善车辆能量回馈式主动悬架系统的稳定性、减振性及能量回馈性能,建立了含参数摄动的1/4车体能量回馈式主动悬架模型并进行动力学分析,基于μ综合方法设计了该系统的鲁棒控制器.为验证其控制效果,利用MATLAB/SIMULINK进行了仿真.... 详细信息

为了改善车辆能量回馈式主动悬架系统的稳定性、减振性及能量回馈性能,建立了含参数摄动的1/4车体能量回馈式主动悬架模型并进行动力学分析,基于μ综合方法设计了该系统的鲁棒控制器.为验证其控制效果,利用MATLAB/SIMULINK进行了仿真.结果表明,在参数摄动和路面不平顺输入的干扰下,基于μ综合控制的车辆能量回馈式主动悬架鲁棒稳定,闭环系统的结构奇异值峰值为0.580 9,在给定频段内能更好地抑制车体振动,在固有频率下车体垂直振动加速度增益降低了9 dB.

关键词：车辆能量回馈式主动悬架鲁棒控制 μ综合摄动

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H_∞回路成形中的μ综合法

控制理论与应用 2012年第3期29卷 347-352页

作者：何朕姜晓明孟范伟王广雄哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨黑龙江150001

H∞控制理论中的回路成形设计和μ综合都已经是定型的设计方法.最近有文献提出一种将这两种设计方法结合起来处理弱阻尼谐振模态参数摄动的新方法.但是实际设计表明,二者的结合并没有达到预期的效果.本文分析指出,回路成形本质上是一种... 详细信息

H∞控制理论中的回路成形设计和μ综合都已经是定型的设计方法.最近有文献提出一种将这两种设计方法结合起来处理弱阻尼谐振模态参数摄动的新方法.但是实际设计表明,二者的结合并没有达到预期的效果.本文分析指出,回路成形本质上是一种鲁棒稳定性设计,其H∞范数指标的逆就是系统的稳定裕度.而μ综合只是一种鲁棒性能的设计工具.μ综合与回路成形结合只是反映在稳定裕度上,而并不影响设计所允许的摄动大小.所以在回路成形设计中没有必要再加进μ综合法.文中附有算例.

关键词： H∞回路成形稳定裕度 μ综合鲁棒性能弱阻尼模态

高超声速再入飞行器不确定性分析与μ综合控制

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西北工业大学学报 2013年第4期31卷 571-576页

作者：王章磊罗建军苏二龙西北工业大学航天学院航天飞行动力学技术重点实验室陕西西安710072

针对高超声速飞行器再入过程中飞行包线大,飞行环境复杂,其间各种复杂的力学过程不可能完全精确地考虑在控制系统设计模型中,存在大量不确定参数的特点,为了便于鲁棒控制器设计,提出了基于最坏情况增益(WCG)灵敏度分析的不确定参数简化... 详细信息

针对高超声速飞行器再入过程中飞行包线大,飞行环境复杂,其间各种复杂的力学过程不可能完全精确地考虑在控制系统设计模型中,存在大量不确定参数的特点,为了便于鲁棒控制器设计,提出了基于最坏情况增益(WCG)灵敏度分析的不确定参数简化方法,在保证不丢失大量WCG信息的情况下,简化模型不确定参数个数;然后基于简化不确定模型和μ综合方法进行姿态控制系统设计;最后通过高超声速再入飞行器横侧向鲁棒控制器的实例设计与仿真分析,验证分析与设计方法的有效性。结果表明,基于WCG的参数灵敏度分析方法能有效地简化模型不确定参数,在保证控制系统鲁棒性的同时可提高控制器设计效率。

关键词：高超声速再入飞行器鲁棒控制 μ综合参数灵敏度分析最坏情况增益 WCG

基于μ综合的宽包线冲压发动机多变量鲁棒稳定控制研究

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推进技术 2019年第6期40卷 1409-1418页

作者：李岩牟春晖聂聆聪西北工业大学航天学院陕西西安710072 北京动力机械研究所北京100074

为避免控制律设计结果出现较大的保守性,考虑冲压发动机的宽包线、非线性、不确定性和未建模动态特性等问题,研究了基于μ综合方法的发动机多变量控制算法设计。建立了一种发动机模型,给出了标称模型的选择和权函数设置与选取,用D-K迭... 详细信息

为避免控制律设计结果出现较大的保守性,考虑冲压发动机的宽包线、非线性、不确定性和未建模动态特性等问题,研究了基于μ综合方法的发动机多变量控制算法设计。建立了一种发动机模型,给出了标称模型的选择和权函数设置与选取,用D-K迭代获得了μ综合控制器。数值仿真验证结果表明:基于μ综合设计的多变量鲁棒控制器在发动机宽包线范围内均满足控制性能指标要求,验证了控制算法的稳定性和鲁棒性,实现了单个控制器控制多个发动机状态点的功能,避免传统控制模式中复杂的动态调参过程。

关键词：冲压发动机多变量控制 μ综合 D-K迭代

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基于μ综合的整车主动悬架鲁棒控制研究

振动工程学报 2017年第6期30卷 1029-1037页

作者：周兵吴晓建文桂林邱香湖南大学汽车车身先进制造国家重点实验室湖南长沙410082 江西科技学院协同创新中心江西南昌330098

针对悬架系统参数不确定性及传感器量测噪声干扰等原因易导致主动悬架控制系统鲁棒性差,以及考虑到整车模型能更准确反映车辆振动响应,且μ综合能针对多个不确定量进行低保守性控制,开展了基于μ综合的整车主动悬架鲁棒控制研究。首先,... 详细信息

针对悬架系统参数不确定性及传感器量测噪声干扰等原因易导致主动悬架控制系统鲁棒性差,以及考虑到整车模型能更准确反映车辆振动响应,且μ综合能针对多个不确定量进行低保守性控制,开展了基于μ综合的整车主动悬架鲁棒控制研究。首先,考虑了弹簧刚度、减振器阻尼以及执行电机的时间常数等12个参量的不确定性,运用线性分式变换建立了含不确定性系统动力学模型,通过实车试验,验证了动力学模型的准确性;然后,基于μ综合控制方法,设计了参数摄动系统鲁棒控制器,控制系统结构奇异值上下界显示系统具有良好的鲁棒稳定性及鲁棒性能;最后,通过频域响应和时域响应分析,以及与H_∞控制效果对比分析,表明在多参数摄动的情况下,μ综合控制在保证鲁棒稳定性及鲁棒性能的前提下能更有效地提高车辆平顺性及安全性。

关键词：主动悬架鲁棒控制 μ综合不确定性整车模型

基于μ综合的无人驾驶车辆路径跟随串级鲁棒控制方法

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机器人 2013年第4期35卷 417-424页

作者：宋彦赵盼陶翔李碧春梁华为梅涛中国科学院合肥物质科学研究院先进制造技术研究所安徽合肥230088

无人驾驶车辆做横向机动过程中,会发生由模型不确定性引发的路径跟随性能下降,为解决这一问题,设计了以横摆稳定控制作为内环、路径跟随控制作为外环的串级控制结构.提出了基于μ综合的横摆稳定控制方法.仿真表明,在模型参数发生变化时... 详细信息

无人驾驶车辆做横向机动过程中,会发生由模型不确定性引发的路径跟随性能下降,为解决这一问题,设计了以横摆稳定控制作为内环、路径跟随控制作为外环的串级控制结构.提出了基于μ综合的横摆稳定控制方法.仿真表明,在模型参数发生变化时,对比H∞和PID控制,μ综合方法的控制效果受模型不确定性影响最小.在对比实验中,该方法的均方根误差比PID控制降低了1/3,证明该方法能够在车辆模型参数变化时保证控制系统的鲁棒稳定性与鲁棒性能.

关键词：无人驾驶车辆路径跟随 μ综合鲁棒稳定性鲁棒性能

基于μ综合方法的光伏发电系统柔性并入微网的鲁棒控制

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中国电机工程学报 2014年第28期34卷 4847-4854页

作者：李鹏殷梓恒新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 河北省保定市071003

光伏发电系统受气候环境等条件影响,输出功率具有间歇性、随机性等特点;另外,光伏组件、逆变器中的元器件老化等因素使光伏发电系统模型具有不确定性。为保证光伏发电系统柔性并网技术能满足微网电能质量等技术指标要求,针对微网中气候... 详细信息

光伏发电系统受气候环境等条件影响,输出功率具有间歇性、随机性等特点;另外,光伏组件、逆变器中的元器件老化等因素使光伏发电系统模型具有不确定性。为保证光伏发电系统柔性并网技术能满足微网电能质量等技术指标要求,针对微网中气候环境变化、元件老化等导致的模型参数摄动对光伏发电系统柔性并网的影响,提出一种基于模型匹配的光伏发电系统柔性并入微网的μ综合鲁棒控制方法,将包含逆变器等实际被控对象在内的模型匹配问题转化为广义系统,并抽象出不确定块,进一步归结为结构化不确定性问题,通过DK迭代得到μ综合控制器。μ分析和仿真结果表明,该μ综合控制器可以较好地保证微网中光伏发电柔性并网系统的标称性能和鲁棒性能,满足快速且无冲击的柔性并网要求,有利于微网的稳定可靠运行。仿真结果验证了所提出的μ综合鲁棒控制方法的可行性和有效性。

关键词：光伏发电系统微网 μ综合模型匹配参数摄动鲁棒性