状态空间中的 H∞控制方法研究

本文简要介绍了H_∞控制方法的发展与应用。给出了作者博士论文期间的主要工作。     

H∞滤波的广义平方根算法

研究H∞广义平方根滤波.引入非定矩阵的广义平方根分解,给出了使矩阵三角化的双曲变换矩阵的存在性判别及其求取方法,从而使H∞滤波的存在性判别以及H∞广义平方根滤波的算法得以实现.     

方差约束下H~∞状态估计

利用一个修正的Ｒｉｃｃａｔｉ方程讨论了一种混合方差／Ｈ∞状态估计器,导出了估计器存在条件,及其解的一般表达式;揭示了其与Ｋａｌｍａｎ＃波之间的内在联系．最后用一个例子说明了这种状态估计方法在机动目标跟踪中的应用。     

部分参数不准确的线性系统H∞状态估计滤波问题

本文研究了部分参数不准确的线性系统的Ｈ_∞状态估计滤波问题,或即参数鲁棒性Ｈ_∞估计问题。我们先把它简化为带δ参数的对象的Ｈ_∞状态估计滤波问题,采用Ｊ无损分解方法,推导出可解性条件和滤波器的全部显式通解。     

大系统的 LQG/H∞优化模型降阶

本文给出了大规模控制系统的一种新的综合LQG/H_∞模型降阶方法。该方法同时兼顾了系统的时域特性与频域特性,使得对于在状态空间形式下的大系统的降阶既尽量保持原系统的频率特性,又具有与原对象更为接近的最小二次误差。     

H∞控制理论在阵风缓和控制中的应用

针对民用飞机阵风缓和控制系统的设计,采用了H∞控制理论的方法,研究了多变量控制理论在阵风缓和控制系统中的应用.针对Dryden频谱函数,采用有理谱建模理论,得到了成型滤波器并建立了阵风的线性状态空间模型.研究了阵风干扰对飞机的影响,明确了迎角是阵风干扰与飞机运动参数之间耦合关系的关键所在,进而建立了飞机-阵风综合系统数学模型.应用输出反馈Ha标准控制算法设计了阵风缓和系统的控制器,仿真结果表明,其抑制阵风干扰的性能、稳定鲁棒性、抑制测量噪声的能力都较强.     

鲁棒H∞次优控制问题

证明了鲁棒H∞次优控制问题可以归结为两个代数黎卡提不等式的解.利用不等式形式上的特点,还研究H∞/H2混合次优控制问题,并给出了应用实例以说明本结果的有效性.     

基于H∞控制理论的某型导弹自动驾驶仪设计与仿真

研究了导弹制导回路鲁棒自动驾驶仪设计的理论与方法,并结合某型导弹进行了混合灵敏度自动驾驶仪的设计及仿真.仿真结果表明,设计的混合灵敏度自动驾驶仪对导弹模型的摄动表现出了较强的鲁棒性,可以控制导弹在大范围飞行过程中稳定且具有良好的时域响应性能.     

BTT导弹状态反馈H_∞控制自动驾驶仪设计

针对倾斜转弯(BTT)导弹自动驾驶仪的抗干扰性和鲁棒性问题,以考虑耦合的情况下建立的更接近于实际的导弹数学模型为基础,将通道间的耦合作为干扰,在弹道特征点上对导弹模型进行解耦和线性化,得到各个通道的数学模型;设计基于线性矩阵不等式(LMI)的状态反馈H_∞控制自动驾驶仪,搭建全耦合状态下的三通道仿真模型,并进行联合仿真研究。结果表明所设计的状态反馈H_∞控制自动驾驶仪能够实现对导弹制导指令的有效跟踪,满足BTT导弹控制的要求。     

基于H∞控制的火炮电液伺服系统研究

针对某火炮电液伺服系统存在数学模型的不确定性和较大干扰力矩的特点,用H∞控制方法设计了两自由度控制器,它能在保证系统鲁棒稳定性的同时确保系统的瞬态性能指标,仿真结果表明该方法对参数不确定性和外部干扰力矩具有很强的鲁棒性.     

机载布撒器混合H_2/H_∞变增益状态反馈控制

研究了一种混合H_2/H_∞变增益状态反馈控制方法。在矩阵多胞域内,给出了只依赖于多胞顶点且使闭环系统稳定及满足预定的H_2和H_∞性能的线性矩阵不等式条件,并得到了对应的控制器。该方法不受对象结构约束,且适用于参数快变系统。将该方法应用于机载布撒器俯仰通道自动驾驶仪设计,结果显示了控制器的有效性。     

状态空间表达下控制系统的稳态误差

经典控制理论对系统稳态误差的讨论从传递函数入手,重点是对系统开环传递函数的研究,当系统的输入是任意函数时,引入动态误差系数方法来研究稳态误差,但是当输入具有高阶导数时,动态误差系数将很难得到.现代控制理论中的状态空间表达下求系统的稳态误差很好地解决了这个问题.利用矩阵之间的运算来表示动态误差系数,并且可以得到任意输入下的稳态误差值,在线性定常系统下的推导结果还可以适用于线性时变系统,具有一定的普遍性.     

一种微型双轴转台控制回路的H∞设计方法

针刘微型双轴转台伺服控制系统的特点,提出一种H∞混合灵敏度PS/T设计方法,探讨了性能权函数和鲁棒稳定权函数的确定方法,并对设计的控制器进行了仿真对比分析.结果表明:H∞控制系统具有更好的伺服性能和鲁棒稳定性.     

基于H_∞控制理论的防空导弹自动驾驶仪设计

针对防空导弹的飞行控制问题,提出了一种基于H_∞控制理论的导弹自动驾驶仪设计方法。该方法在设计过程中保留了通道间的全部耦合因素,从而提高了系统的稳定性,增强了系统的适应性和鲁棒性。给出了应用该方法的具体实现步骤,结合导弹飞行的全弹道典型特征参数,通过仿真实验说明了设计方法的有效性。     

攻击机动目标的非线性H∞制导律研究

应用非线性H∞控制理论,在建立导弹与目标相对运动数学模型的基础上,研究了一种拦截机动目标的鲁棒H∞制导律.这种鲁棒H∞制导律将目标的机动加速度视为有界的外界扰动输入,导弹的加速度视为控制输入,实现了导弹制导的鲁棒性.仿真表明,这种鲁棒H∞制导律具有很好的鲁棒性和良好的拦截效果,能够有效地拦截机动目标.     

基于粒子群算法的H_∞混合灵敏度控制研究

针对步进电机存在负载摄动和失步超步问题,提出了一种基于粒子群优化算法的混合灵敏度设计方法。在H∞混合灵敏度约束下,采用粒子群算法寻找能够反映系统特性的适应度函数最优值,在搜索到合适的加权阵基础上,利用Matlab得到了H∞最优控制器,并利用优化控制器对步进电机进行控制仿真实验。实验结果表明：该系统具有响应快速平稳、抗负载扰动强等特点。     

具有时间延迟的离散时间系统的H∞滤波器

利用MDARI(ModifiedDiscreteAlgebraicRiccatiInequality)技术给出了具有时间延迟的离散时间系统存在H∞滤波器的充分条件和H∞滤波器设计方案,同时给出解MDARI的迭代算法     

坦克火控系统的控制主线及炮控系统

本文提出了控制主线的新概念和坦克火控系统是沿着控制主线而发展的论点.并由此发现,控制主线末端上的炮控系统是火控系统中最薄弱的控制环节,本文以现代控制理论为基础,对炮控系统进行了重新设计,使系统性能有显著改善.     

融合容错控制理论的火力分配优化策略

在传统的火力分配问题上进行了模型和方法优化,考虑舰艇在拦截目标时存在失误的实际情况,依据多目标优化原则,采用改进的分布式遗传算法进行初步求解,制定相应的容错控制律,对存在失误的策略进行修正,保证火力打击效果较好的同时保持较高的容错度。最后通过仿真实验,验证了该种方法能够快速地收敛到最优解,并且在进行补偿时能最大程度地降低损失,具有一定的作战应用价值。