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具有输入死区的非线性系统的鲁棒重复控制

自动化学报 2013年第6期39卷 908-912页

作者：朱胜孙明轩王雪洁李艳君方志刚浙江大学城市学院杭州310015 浙江工业大学信息工程学院杭州310023

针对一类输入含死区非线性特性的周期时变系统,在周期时变参数不可参数化的情形下设计鲁棒重复控制器.采用微分自适应律估计未知死区参数,剩余的有界项通过鲁棒方法予以消除,为避免出现颤振现象,采用饱和函数替代符号函数.在系统输出跟... 详细信息

针对一类输入含死区非线性特性的周期时变系统,在周期时变参数不可参数化的情形下设计鲁棒重复控制器.采用微分自适应律估计未知死区参数,剩余的有界项通过鲁棒方法予以消除,为避免出现颤振现象,采用饱和函数替代符号函数.在系统输出跟踪周期轨迹的情形下,将非参数化不确定项转化为含周期时变参数的形式,以达到利用周期学习律进行估计的目的.理论分析与仿真结果表明,采用部分饱和或全饱和学习算法均能实现输出误差有界收敛,并保证闭环系统所有信号有界.

关键词：输入死区非参数化周期时变参数鲁棒重复控制

鲁棒重复控制及其在机油冷却器脉冲疲劳试验台中的应用研究

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鲁棒重复控制及其在机油冷却器脉冲疲劳试验台中的应用研究

作者：具大源浙江大学

学位级别：硕士

机油冷却器是汽车内燃机中润滑系统的重要部件之一,是一种加速润滑机油的散热而使其保持较低温度的装置,其质量的好坏对发动机的运行效果有着重要的影响。通常机油冷却器处在恶劣的工作环境下,因此对其进行疲劳试验对于保证其正常... 详细信息

机油冷却器是汽车内燃机中润滑系统的重要部件之一,是一种加速润滑机油的散热而使其保持较低温度的装置,其质量的好坏对发动机的运行效果有着重要的影响。通常机油冷却器处在恶劣的工作环境下,因此对其进行疲劳试验对于保证其正常工作有着非常重要的意义。目前广泛使用的一种对机油冷却器进行疲劳试验的方法是通过采用电液比例技术来对其进行疲劳脉冲实验,该方法主要通过调整比例溢流阀的阀口开度来控制试件容腔内液体的压力来模拟各种周期压力信号（如正弦波,三角波,梯形波）,从而对试件进行多次压力冲击来检验其疲劳性能。为了更好的提高控制系统的压力跟踪精度和适应性,本文设计了一种基于鲁棒重复控制的机油冷却器脉冲疲劳试验台控制系统。本论文的主要工作内容如下：（1）分析了机油冷却器的主要功能,疲劳试验台的工作原理以及对机油冷却器进行疲劳试验的必要性。介绍了电液比例技术的发展状况以及电液比例技术中采用的控制策略。（2）介绍了重复控制、鲁棒重复控制的基本原理以及鲁棒重复控制器的设计方法和步骤,明确了鲁棒重复控制器设计中的关键问题和设计策略。（3）确定了系统的设计方案以及技术路线,按照DCS的思想设计了机油冷却器脉冲疲劳试验台的硬件环境并说明了系统的工作原理。分析了系统硬件执行元件的放置方式。搭建了系统的软件环境,说明了软件的工作流程。（4）根据液压的相关知识建立了比例溢流阀的数学模型,并根据所提出的数学模型设计了鲁棒重复控制器。（5）在Matlab/Simulink中建立了鲁棒重复控制器、重复控制器以及PID控制器的仿真模型。将PID控制器与重复控制器,重复控制器与鲁棒重复控制器进行比较,验证了所设计的鲁棒重复控制器对于压力跟踪的精确性;修改了系统的参数,验证了鲁棒重复控制器对于系统参数变化的鲁棒性;改变了输入信号的周期,并对比了鲁棒重复控制器和重复控制器对于改变了周期的输入信号的跟踪情况,说明了鲁棒重复控制器对于周期信号变化的适应性。（6）根据重复控制器和鲁棒重复控制器的对比结果,总结了重复控制和鲁棒重复控制对于跟踪周期信号的共同点和不同点,进一步说明了所设计的鲁棒重复控制器的优越性。（7）将所设计的鲁棒重复控制器进行离散化,并在计算机上编程实现了该控制算法,验证了鲁棒重复控制的控制效果。

关键词：机油冷却器疲劳试验台电液比例控制鲁棒重复控制压力跟踪

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上肢康复机器人鲁棒重复控制方法的研究

控制工程 2015年第6期22卷 1022-1027页

作者：李醒东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室沈阳110004

随着现代康复医学的发展,利用机器人康复训练系统进行神经中枢康复已成为国内外研究的热点之一。所研究的5-DOF上肢康复机器人是一种辅助或替代治疗医师执行患肢康复训练的特种机器人,针对其康复训练的运动特征及机器人特性,提出了5-DO... 详细信息

随着现代康复医学的发展,利用机器人康复训练系统进行神经中枢康复已成为国内外研究的热点之一。所研究的5-DOF上肢康复机器人是一种辅助或替代治疗医师执行患肢康复训练的特种机器人,针对其康复训练的运动特征及机器人特性,提出了5-DOF上肢康复机器人的H?鲁棒重复控制方法。该方法在不确定机器人系统中引入状态反馈把重复控制器设计问题转化为H?状态反馈设计,从而增加系统的鲁棒稳定性又提高了系统的扰动抑制性能和跟踪性能。仿真结果表明,该方法既能够保证系统的稳定运行,且能使系统输出较好地跟踪参考输入,使系统具有鲁棒稳定性,又提高系统的扰动抑制性能和跟踪性能。

关键词：康复机器人不确定机器人系统鲁棒重复控制 H状态反馈

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慢刀伺服系统鲁棒重复控制策略研究

慢刀伺服系统鲁棒重复控制策略研究

作者：巩星宇沈阳工业大学

学位级别：硕士

本课题以无铁心永磁直线同步电机（Ironless Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,ILPMLSM）驱动的慢刀伺服系统（Slow Tool Servo,STS）为研究对象,以重复控制策略为理论基础,并结合线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequality,LMI）、线性分式变换以及高阶重复控制等理论,针对高精度加工场合下慢刀伺服系统中存在的参数摄动等不确定性影响系统性能的问题,进行慢刀伺服系统的位移跟踪控制研究,以满足慢刀伺服系统对于鲁棒性和跟踪性能的双重要求。主要研究内容包括如下几个部分:首先,对慢刀伺服系统的基本结构和运行原理进行学习与分析,给出了慢刀伺服系统的数学模型。其次,直线电机伺服系统在超精密加工机床慢刀伺服应用中,要求系统既要对周期性输入指令具有较好的跟踪能力,又要对于系统参数变化等不确定性具有一定的抑制能力。针对这一问题,采用一种基于线性矩阵不等式（LMI）的鲁棒重复控制策略。本文采用的鲁棒重复控制策略是由Lyapunov-Krasovskii理论推导出的一种基于LMI的静态反馈控制律,可以保证系统的鲁棒性能以及跟踪能力。利用MATLAB/Simulink对慢刀伺服系统进行建模仿真,且在不同工况下与重复控制进行对比,仿真结果验证了所采用控制策略的可行性和有效性。最后,慢刀伺服系统的输入指令一般为周期性的,系统在跟踪周期性输入指令时存在因系统参数摄动等干扰因素导致鲁棒性能和跟踪性能不佳的问题。为了提高系统的鲁棒性以及跟踪性能,引入了高阶重复控制策略。这种高阶重复控制策略采用了一种系统的、基于半定规划的高阶重复控制器计算方法,能够在鲁棒性与稳定性两个性能之间产生一个最佳的权衡,进而提高系统的鲁棒性能和跟踪性能。仿真结果表明,该策略可以有效跟踪慢刀伺服系统的周期性输入信号和抑制参数摄动的干扰。

关键词：无铁心永磁直线同步电机慢刀伺服系统鲁棒重复控制线性矩阵不等式高阶重复控制

基于鲁棒重复控制的单相并网逆变器电流控制策略

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基于鲁棒重复控制的单相并网逆变器电流控制策略

作者：孙逸斐中原工学院

学位级别：硕士

重复控制器（repetitive controller,RC）具有良好的基波信号跟踪和谐波信号抑制能力,然而,重复控制对系统建模的精准度要求较高且在电网频率波动或者弱电网的情况下鲁棒性不足。考虑到鲁棒控制器对系统参数变化不敏感的这一特点,提出... 详细信息

重复控制器（repetitive controller,RC）具有良好的基波信号跟踪和谐波信号抑制能力,然而,重复控制对系统建模的精准度要求较高且在电网频率波动或者弱电网的情况下鲁棒性不足。考虑到鲁棒控制器对系统参数变化不敏感的这一特点,提出一种基于鲁棒重复的复合控制策略。首先,对单相LCL并网逆变器建模以及LCL滤波器的参数进行设计。同时针对单相LCL型并网逆变器的阻尼策略进行探讨。其次,重复控制器作为电流控制器的主控制器,优先设计。基于内模原理对重复控制器进行分析,同时对重复控制器结构优化,采用比例积分多谐振型重复控制器（Proportional integral multiple resonant repetitive control,PIMR）对重复控制器进行参数设计。接着给出一类基于混合S/SK问题的鲁棒控制器的设计流程,由鲁棒控制器与重复控制器复合形成新的鲁棒比例积分多谐振型重复控制器（Robust proportional integral multiple resonant repetitive control,RPIMR）,并给出了该控制系统的稳定性分析。针对本文所提出的RPIMR电流控制器,利用MATLAB/Simulink仿真搭建仿真模型,通过仿真展示当电网频率波动时,对比RPIMR电流控制器与PIMR电流控制器的输出电流暂态响应与稳态分析,结果表明RPIMR的动态响应不如PIMR控制器,但是在频率波动的情况下RPIMR具有更低的电流总谐波失真度（Total harmonic distortion,THD）。Simulink仿真同时考虑电网为弱电网的情况,并给出在弱电网的情况下,RPIMR与PIMR的输出电流稳态分析,进一步证实了RPIMR具有比PIMR更好的鲁棒性,在弱电网以及电网频率波动的情况下,均能保证输出电流THD低于3%。实验部分给出LCL型并网逆变器实验平台的硬件设计的原理图,以及元器件的选型。搭建了基于TMS320F28335为主控芯片的并网逆变器系统。软件设计采取MATLAB/Simulink代码生成,以快速实现工程代码的搭建。实验分析了鲁棒重复控制器以及重复控制器在50Hz处的暂态分析与稳态分析,验证了提出控制策略的可行性和有效性。

关键词：鲁棒重复控制单相并网逆变器电流控制策略

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鲁棒重复控制在有源噪声控制系统中的应用

北京信息科技大学学报（自然科学版） 2014年第6期29卷 41-45页

作者：刘新菊周亚丽张奇志北京信息科技大学自动化学院北京100192

针对实际应用中,有源噪声控制系统中噪声信号的周期存在小范围波动,从而带来标准重复控制系统降噪不够理想的问题,提出采用基于多环的鲁棒重复控制算法。并将该算法与标准重复控制算法在频谱、残余误差、收敛速度方面进行比较。仿真结... 详细信息

针对实际应用中,有源噪声控制系统中噪声信号的周期存在小范围波动,从而带来标准重复控制系统降噪不够理想的问题,提出采用基于多环的鲁棒重复控制算法。并将该算法与标准重复控制算法在频谱、残余误差、收敛速度方面进行比较。仿真结果表明,当噪声信号周期有小范围波动时,鲁棒重复控制算法有良好的降噪效果。

关键词：有源噪声控制周期性噪声鲁棒重复控制

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基于状态反馈的慢刀伺服系统鲁棒重复控制

基于状态反馈的慢刀伺服系统鲁棒重复控制

第十五届沈阳科学学术年会

作者：巩星宇孙宜标郑洪丽沈阳工业大学电气工程学院

慢刀伺服系统中存在的负载扰动,参数摄动以及非线性摩擦等会影响系统的伺服性能,为了在保证跟踪性能的基础上,消除上述不确定性因素的影响,提出一种基于状态反馈的鲁棒重复控制策略。重复控制在跟踪周期性外激励信号方面具有明显优势,... 详细信息

慢刀伺服系统中存在的负载扰动,参数摄动以及非线性摩擦等会影响系统的伺服性能,为了在保证跟踪性能的基础上,消除上述不确定性因素的影响,提出一种基于状态反馈的鲁棒重复控制策略。重复控制在跟踪周期性外激励信号方面具有明显优势,但伺服系统的稳定性难以得到保证,本文引入了状态反馈以保证系统的鲁棒稳定性,将重复控制器的设计问题转化为状态反馈增益的设计问题。仿真结果表明,该方案对慢刀伺服系统不确定性有很强的鲁棒性,同时,系统具有较好的跟踪性能,大大提高了慢刀伺服系统的鲁棒跟踪精度。

关键词：慢刀伺服系统状态反馈鲁棒重复控制

来源： cnki会议评论

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具有状态观测器的鲁棒重复控制系统设计

控制理论与应用 2009年第9期26卷 942-948页

作者：周兰吴敏佘锦华何勇中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083 东京工科大学计算机科学学部

针对一类时变不确定系统,研究基于状态观测器的鲁棒重复控制系统设计问题.通过状态观测器重构系统状态,利用重构状态进行状态反馈.基于2维系统稳定性理论,应用线性矩阵不等式(LMI)方法,推导出了重复控制系统存在状态观测器和重复控制器... 详细信息

针对一类时变不确定系统,研究基于状态观测器的鲁棒重复控制系统设计问题.通过状态观测器重构系统状态,利用重构状态进行状态反馈.基于2维系统稳定性理论,应用线性矩阵不等式(LMI)方法,推导出了重复控制系统存在状态观测器和重复控制器的一个LMI条件,并用LMI的可行解给出了状态观测器和重复控制器参数的具体形式.最后用数值仿真验证了本文所提方法的有效性.

关键词：不确定系统状态观测器鲁棒重复控制线性矩阵不等式