基于LMI三级倒立摆系统的H∞鲁棒控制

基于LMI的永磁直线电机H∞鲁棒控制器设计陈国锋;方强;李江雄【摘要】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工具求出最优的H∞鲁棒反馈控制器.研究结果表明该H∞鲁棒控制器对模型参数变化不敏感,扰动抑制能力强,具有较强的鲁棒性.%Aiming at the problem of the model parameter uncertainties and external disturbance for permanent magnet linear synchronous motor(PMLSM) servo control, as well ss guaranteed robust stability and robust performance of the closed-loop control system,and the H∞ robust controller was designed based on state feed-back in the speed-loop and current-loop. The H∞ robust standard design problem was translated to an optimization solution of the linear matrix inequality(LMI) by building the state space-model of the servo system, then the optimization H∞ robust controller was solved with Matlab LMI tools. The results indicate that the controller can satisfy strong robustness for model parameter uncertainties and restraint disturbance.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2011(028)006【总页数】4页(P704-707)【关键词】永磁直线同步电机;线性矩阵不等式;H∞鲁棒控制【作者】陈国锋;方强;李江雄【作者单位】浙江大学,机械工程学系,浙江杭州310027;浙江大学,机械工程学系,浙江杭州310027;浙江大学,机械工程学系,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TP273;TH390 引言直线电机采用直接驱动方式，具有响应速度快，灵敏度高，且永磁直线电机的定子永磁体采用模块化设计，定子长度可以无限增加。

基于LMI方法的机器人LPV鲁棒H_∞控制器设计
虞忠伟;陈辉堂;王月娟
【期刊名称】《控制与决策》
【年(卷),期】2001(16)2
【摘要】对平面两关节直接驱动机器人 ,提出一种同时将闭环极点配置到满足动态响应区域内的变增益 L PV鲁棒H∞ 控制器设计新方法。

利用 L PV的凸分解方法 ,将机器人模型化为具有凸多面体结构的L PV模型 ,然后利用 L MI技术对凸多面体各顶点分别设计满足H∞ 性能和闭环极点配置的反馈增益 ,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的 L PV控制器。

仿真结果验证了该控制器可使机器人随关节位置变化始终具有良好的控制性能。

【总页数】5页(P146-150)
【关键词】机器人;极点配置;LMI;LPV控制器;鲁棒H∞控制器
【作者】虞忠伟;陈辉堂;王月娟
【作者单位】同济大学电气工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.LMI方法非脆弱鲁棒H∞控制器设计 [J], 姚成法;侯明善;杨常伟;韩旭
2.不确定时变时滞系统鲁棒H∞反馈控制器的设计 --LMI方法 [J], 吕亮;李钟慎
3.基于LMI方法的鲁棒AQM控制器设计 [J], 吕红庆;贾英民
4.机器人手臂轨迹跟踪的变增益LPV鲁棒H∞控制器设计 [J], 郭海峰;窦福谈;鲁宁波
5.基于LMI的H_∞鲁棒PID控制器设计 [J], 李会军;陈明军
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基于LMI的H∞鲁棒故障观测器的设计
肖佳伟;席庆彪;刘慧霞
【期刊名称】《计算机工程与应用》
【年(卷),期】2010(046)029
【摘要】针对飞机动态过程中由于噪声干扰造成故障检测误报的问题,构造一种新的基于LMI(Linear Matrix Inequality)的观测器.将此观测器作为残差产生器,利用H∞范数来衡量残差对于外界干扰的鲁棒性,通过抑制噪声对残差的影响来实现故障的准确检测,给出了鲁棒观测器各状态矩阵的求解方法.采用某型歼击机发生故障的纵向运动模型进行仿真验证,实验结果证明提出的方法能在噪声环境下及时准确地检测出故障,对噪声干扰具有一定的鲁棒性.
【总页数】4页(P76-79)
【作者】肖佳伟;席庆彪;刘慧霞
【作者单位】西北工业大学,自动化学院,西安,710061;西北工业大学,自动化学院,西安,710061;西北工业大学,第365研究所,西安,710065;西北工业大学,第365研究所,西安,710065
【正文语种】中文
【中图分类】TP277
【相关文献】
1.基于状态观测器的鲁棒故障诊断滤波器设计LMI方法 [J], 钟麦英;汤兵勇;等
2.基于 LMI 的不确定系统鲁棒故障检测观测器设计 [J], 钱华明;彭宇;崔玫;富振铎
3.时滞系统基于LMI的鲁棒H∞观测器设计 [J], 关新平;刘奕昌;段广仁
4.基于T-S模型的鲁棒模糊滑模观测器LMI设计方法 [J], 申忠宇;赵瑾;顾幸生;沈世斌
5.奇异系统基于状态观测器的鲁棒故障诊断残差产生器设计的LMI方法 [J], 陈莉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于LMI的H_∞鲁棒PID控制器设计
李会军;陈明军
【期刊名称】《控制工程》
【年(卷),期】2007(14)3
【摘要】针对一类线性系统,研究了基于H∞的鲁棒PID控制器的设计方法,使得闭环系统的所有极点均位于一个给定的LMI区域中。

采用线性矩阵不等式的处理方法,证明了该问题等价于一组线性矩阵不等式的可解性问题。

利用该线性矩阵不等式的可行解给出了PID控制器的构造方法,并通过现有的软件Matlab中的工具箱LMI来进行求解。

该方法很好地解决了PID控制下的极点指标和H∞鲁棒控制的相容性问题。

实际的工程算例验证了该方法的有效性和可行性。

【总页数】4页(P294-296)
【关键词】H∞鲁棒控制;PID控制器;线性矩阵不等式
【作者】李会军;陈明军
【作者单位】东南大学仪器科学与工程系;南京理工大学自动化系
【正文语种】中文
【中图分类】TP27
【相关文献】
1.基于LMI的工业控制仿真器的H∞鲁棒PID控制器设计 [J], 王佳伟;杨亚非;钱玉恒;赵新宇
2.基于LMI的鲁棒PID控制器设计及工业应用 [J], 赵众;高培;李海霞
3.典型二阶积分对象的鲁棒H_∞ PID控制器的解析设计 [J], 刘涛;顾诞英;张卫东
4.基于LMI方法的机器人LPV鲁棒H_∞控制器设计 [J], 虞忠伟;陈辉堂;王月娟
5.基于静态H_∞-回路成形方法的蒸汽发生器水位鲁棒PID设计 [J], 周世梁;刘玉燕;段锋
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基金项目:“863”计划基金项目课题收稿日期:2007-10-30　修回日期:2008-01-23 第26卷　第2期计　算　机　仿　真2009年2月 文章编号:1006-9348(2009)02-0065-03基于L MI 的高超鲁棒控制及仿真郭访社1,于云峰1,龚宇迪2(1.西北工业大学航天学院,陕西西安710072;2.中国人民解放军68115部队,甘肃定西743000)摘要:研究了高超声速飞行器鲁棒飞行控制器设计以及飞行控制系统的仿真验证问题,通过选择适当的加权函数矩阵,确定广义受控对象。

线性矩阵不等式(L M I )技术是控制领域中研究问题的有效工具,控制器的分析与综合等问题可转化为L M I 问题的求解,采用基于线性矩阵不等式的H ∞控制器设计方法,设计了鲁棒控制器。

仿真结果表明所设计的飞行控制系统具有鲁棒性,能有效地抗飞行过程中存在各种各样的干扰及摄动,很好地满足了飞行控制系统性能指标。

关键词:高超声速飞行器;鲁棒控制;加权函数;自动驾驶仪中图分类号:T J 765.2 文献标识码:AL MI -b a s e dD e s i g n a n dS i m u l a t i o no f R o b u s t C o n t r o l l e r o f H y p e r s o n i c V e h i c l eG U OF a n g -s h e 1,Y UY u n -f e n g 1,G O N GY u -d i2(1.C o l l e g e o f A s t r o n a u t i c s ,N o r t h w e s t e r nP o l y t e c h n i c a l U n i v e r s i t y ,X i a n S h a n x i 710072,C h i n a ;2.P L A 68115U n i t ,D i n g x i G a n s u 743000,C h i n a )A B S T R A C T :T h e d e s i g n o f r o b u s t c o n t r o l l e r f o r h y p e r s o n i c v e h i c l e a n d t h e s i m u l a t i o no f t h e l i g h t c o n t r o l s y s t e ma r ei n v e s t i g a t e d .T h es e l e c t i o no f w e i g h t i n gf u n c t i o nm a t r i x e s f o r g e n e r a l t r a c k i n gc o n t r o l p r o b l e m s i s d i s c u s s e d .L M I t e c h n i q u e i s a k i n d o f e f f e c t i v e t o o l f o r s t u d y i n g a l l k i n d s o f p r o b l e m s i nt h e f i e l do f c o n t r o l t h e o r y a n da p p l i c a t i o n .T h e p r o b l e m s o f r o b u s t c o n t r o l a n a l y s i s a n ds y n t h e s i s c a n b e c o n v e r t e d t o s o l v i n g L M I p r o b l e m s .Ar o b u s t f l i g h t c o n -t r o l l e r i s d e s i g n e d b yu s i n g l i n e a r m a t r i x i n e q u a l i t y (L M I )b a s e dH ∞c o n t r o l l e r d e s i g nm e t h o d .T h es i m u l a t i o na n d c o m p u t a t i o nr e s u l t s s h o wt h a t t h e d e s i g n e d f l i g h t c o n t r o l s y s t e mh a s a n e f f e c t i v e a b i l i t y f o r a n t i -d i s t u r b a n c e i n v a r i a n t s y s t e m s ,h a s s t a b i l i t y a n d p e r f o r m a n c e r o b u s t n e s s ,a n di t s a t i s f i e s t h e s p e c i f i c a t i o n s a n dt e c h n i c a l r e q u i r e m e n t .K E Y WO R D S :H p e r s o n i c v e h i c l e ;R o b u s t c o n t r o l ;We i g h t i n g f u n c t i o n ;A u t o p i l o t1　引言高超声速推力与目前的亚音速/超音速引擎不一样,整个飞行器空气动力结构被认为是推进系统一部分。

基于倒立摆系统的控制与鲁棒性分析倒立摆系统是一种常见的控制系统，在工业自动化、机器人学、运动控制等领域被广泛应用。

其基本结构由一个悬挂在直立支撑上的杆与杆端悬挂的质点组成，通过控制输入来维持杆的平衡状态。

基于倒立摆系统的控制与鲁棒性分析是研究人员关注的热点和难点问题之一。

在倒立摆系统的控制中，主要目标是通过设计控制策略使得倒立摆能够保持平衡状态。

鲁棒性分析则是研究控制系统对于各种不确定因素和干扰的影响程度。

相比于理想情况下的理论模型，倒立摆系统通常会遭遇到参数不确定性、摩擦力和外部干扰等问题。

因此，研究倒立摆系统的控制与鲁棒性分析对于实际应用具有重要意义。

首先，对于倒立摆系统的控制，传统的方法主要基于线性控制理论。

通过将倒立摆系统线性化得到的线性模型，可以应用现代控制理论中的常用控制设计方法，如PID（比例、积分、微分）控制器、线性二次调节器（LQR）等。

这些方法可以通过调整控制器的参数来实现倒立摆系统的平衡控制。

然而，由于倒立摆系统的非线性特性和实际环境的不确定性，传统线性控制方法在实际应用中可能表现不稳定或者控制性能不佳。

在倒立摆系统的鲁棒性分析中，主要关注系统对于参数不确定性和外部干扰的抗干扰能力。

常见的鲁棒控制方法包括H∞控制、μ合成法以及鲁棒自适应控制等。

通过这些方法，可以设计出能够抵御参数变化和外部扰动的控制器，使系统具有更好的鲁棒性能。

另外，模糊控制、神经网络控制和遗传算法控制等智能控制方法也被广泛应用于倒立摆系统的鲁棒性分析中。

为了进一步提高倒立摆系统的控制性能和鲁棒性能，近年来，还出现了一些先进的控制方法。

例如，基于自适应动态规划的控制方法能够通过在线学习倒立摆系统的非线性动力学模型，实现优化控制策略；基于强化学习的方法能够通过反复试验和学习，逐步调整控制器的参数，实现自适应控制。

这些方法不仅能够提高倒立摆系统的控制性能，还能够适应系统参数变化和未知干扰的情况。

除了上述的控制方法和鲁棒性分析的方法，还有一些与倒立摆系统相关的研究方向。