PMSM的H∞鲁棒跟踪控制器的设计

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基于LMI的永磁直线电机H∞鲁棒控制器设计

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。

基于鲁棒H∞控制器的磁悬浮系统控制设计

基于鲁棒H∞控制器的磁悬浮系统控制设计鲁棒控制是一种可以提高系统控制性能的控制方法。

鲁棒控制能够应对系统参数不确定性、外部干扰以及测量噪声等问题，使控制系统具有更好的鲁棒性和稳定性。

磁悬浮系统是一种新型的控制系统，广泛应用于高精度定位和振动控制等领域。

本文基于鲁棒H∞控制器设计了磁悬浮系统控制。

首先，我们需要对磁悬浮系统建立数学模型。

磁悬浮系统主要由电磁悬浮轴承和驱动电机组成。

电磁悬浮轴承通过电磁力使被控对象悬浮在气垫上，而驱动电机则通过控制电流来改变被控对象的位置。

磁悬浮系统的动力学方程可以表示为：$$M\ddot{x}(t) + B\dot{x}(t) + Kx(t) = F(t)$$其中，$M$是质量，$B$是阻尼，$K$是刚度，$x(t)$是被控对象的位移，$F(t)$是外部输入控制力。

接下来，我们需要根据磁悬浮系统的特点，设计鲁棒H∞控制器。

鲁棒H∞控制器是一种最优控制器，通过最小化系统灵敏度函数的上界来实现鲁棒性设计。

鲁棒H∞控制器的控制律如下：$$u(t)=-Kx(t)$$其中，$u(t)$是控制器的控制输入，$K$是控制器的增益矩阵。

为了实现控制器的设计，我们需要对磁悬浮系统进行状态空间的描述。

我们可以将磁悬浮系统的状态空间表示为：$$\dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t)$$$$y(t)=Cx(t)+Du(t)$$其中，$A$、$B$、$C$、$D$分别是系统的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和传递矩阵。

在进行鲁棒H∞控制器设计之前，我们需要对磁悬浮系统进行参数辨识。

参数辨识是为了获得系统的准确参数，以便进行控制器设计。

参数辨识可以通过实验方法进行，收集系统的输入输出数据，然后采用系统辨识算法进行参数的估计。

在完成参数辨识后，我们可以利用已知的系统模型和参数，通过鲁棒H∞控制器设计方法进行控制器的设计。

设计鲁棒H∞控制器的关键是确定控制器的增益矩阵$K$。

通常情况下，使用李亚普诺夫方程和小包络理论来解决这个问题。

特征结构配置和H_∞鲁棒控制的飞行控制器设计

Ｖｏ．３Ｎｏ．Ｉ７．４
Ａｐ．０２ｒ２１
火力与指挥控制
Ｆｒｏｔｏ＆ＣｍｍａｄＣｎｒＩｉＣｎｒｌｅｏｎｏｔｏ
第３７卷第４期２１０２年４月
文章编号：０２０４（０２０ —１２０１０ —６０２１）４０７ —４
特征结构配置和Ｈ。。鲁棒控制的飞行控制器设计
唐磊，陈澜
（西北工业大学自动化学院，安７０２）西１１９
摘
要：规的特征结构配置（Ａ）法不能同时满足系统频域设计指标和鲁棒稳定性的要求，Ｈ棒控制理论在设常Ｅ方而鲁
计控制器时，并没有考虑系统时域性能。为此，于特征结构配置和Ｈ鲁棒控制，基设计一种直观的控制器。该控制器以特征结构配置作为内环控制器，Ｈ鲁棒控制器作为外环控制器，闭环系统能同时获得较好的时域动态特性、以使鲁棒稳定性以及指
令跟踪性能力。通过对某无人机横侧向飞行控制的仿真，一步验证了该方法的有效性。进关键词ｔ征结构配置，鲁棒控制，棒性，特Ｈ鲁飞行控制中暖分类号：４Ｖ２文献标识码：Ａ
ｔｍｅｄｍａｎｄｎｍｉｅｆｒｎｅ，ｏｕｔｓａｉｔｎｈｏｉ — ｏｉｙａｃｐｒｏｍａｃｒｂｓｔｂｌｙａｄｔｅｃｍｍａｄｔａｋｎｅｆｒｎｅＩｈｎａｉｎｒｃｉｇｐｒｏｍａｃ．ｎｔｅｅｄ，ｓｍｕａｉｎｏＡＶａｅａｌｈｏｔｏｓｇｖｎＴｈｉｌｔｏｅｕｔｎｉａｅｔａｈｐｒａｈｉｉｌｔｆａＵｏｌｔｒｌｆｇｔｃｎｒｌｉｉｅ．ｉｅｓｍｕａｉｎｒｓｌｓｉｄｃｔｈｔｔｅａｐｏｃｓｅｆｃｉｅｆｅｔｖ．Ｋｅｒｓｅｇｎｔｕｔｒｓｉｎｎ，ｙｗｏｄ：ｉｅｓｒｃｕｅａｓｇｍｅｔＨｒｂｓｏｔｏ，ｏｕｔｅｓｆｇｔｃｎｒｌｏｕｔｃｎｒｌｒｂｓｎｓ，ｌｈｏｔｏｉ

基于鲁棒H∞控制的永磁直线伺服系统反馈线性化速度跟踪控制的研究

电机系统节能基于鲁棒H∞控制的永磁直线伺服系统反馈线性化速度跟踪控制的研究蓝益鹏张琳琳(沈阳工业大学电气工程学院，沈阳110178)摘要高速，高精直线伺服系统要求实现对速度的快速精确跟踪，但是，由于模型的非线性和变量间的耦合给系统控制带来困难。

在高速、高精速度跟踪控制中，电流和速度的变化过程在时间尺度上相对接近，不能简单地采用磁场定向矢量控制方法实现静态解耦，否则电流和速度间的非线性耦合将破坏速度跟踪品质。

因此，采用状态反馈线性化方法来实现永磁直线同步电动机(PM LSM)模型的精确线性化和动态解耦。

利用非线性坐标变换和非线性反馈将系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统。

通过设计鲁棒H。

控制器来实现速度跟踪控制。

仿真结果表明该方案PM L SM伺服系统具有良好的鲁棒速度跟踪性能。

关键词：永磁直线同步电动机；速度跟踪控制；非线性系统；反馈线性化；鲁棒H^．控制St udy on Feed B a ck L i near i zat i on S pee d-t r a cki ng C ont r ol of Li ne arSer vo Sys t em B ased on R obus t H∞C ont r olL a n Y i pe ng Z ha ng L i nl i n(School of E l ect r i ca l E ngi neer i ng，Shenyang U ni ve r si t y of T echnol ogy，Shenyang110178)A bs t r act T he r a pi d pr ec i s i on t r a cki ng of s peed i s r equi red i n hi gh s peed and hi gh pre ci si on l i nea rs er v o s y s t em s，b ut i t i sdi ffi cul t t o c ont r ol becaus e of t he nonl i nea r i t y of t he s ys t em m od el and t hecou pl i ng bet w een t he vari a bl es．T he va r i abl e proc es s es of t he c ur r e nt and s peed i s r e l at i v e propi nqui t y i nt he t i m e s ca l e，t her ef or e t he m agn et i c f i e l d di r ec t i ona l vect or cont rol m e t hod can not s i m p l y be used f ort he st at i c decoupl i ng，ot her w i se t he qual i t y of s peed t r a cki ng w i l l be da m a ge d by t he nonl i ne ar cou pl i ngbet w een t he c ur r e nt and s peed．T he f eed back l i ne ar i zat i on m et h od is us ed t o achi eve t he pr ec i s i onl i ne ar i zat i on and dyna m i c decoup l i ng of t he per m anent—m agnet l i nea r s ynchr onous m ot or(PM L SM)s er v o s yst em．T he nonl i ne ar coor di nat e com m ut at i on and nonl i ne ar f eed back ar e used f or decoup l i ng t hes er v o t o unat t ach edl i ne ar c u r r ent s ub—sys t em and s peed s ub—s y s t em．A r obust H—cont r ol l er isdes i g ned t o r e al i z e spee d．t r acki ng c ont r01．S om e s i m ul a t i on r esu l t s sho w t h at t hi s cont rol s ch em e m ak est he PM L SM s er v o s ys t em have goo d r obust s pe ed—t ra c ki ng per form ance．K ey w or ds：per m anent—m agnet l i nea r s ynchr onous m ot or；s peed t racki ng con t r ol：non l i nears ys t em：f eedbackl i nea^zat i on：r o bus t H。

自动跟踪同期控制系统低阶H∞鲁棒控制器设计

自动跟踪同期控制系统低阶H∞鲁棒控制器设计
卜庆忠;毛剑琴
【期刊名称】《系统工程与电子技术》
【年(卷),期】2003(025)002
【摘要】依据交互投影原理,就低阶H∞鲁棒控制器设计问题提出了一种具体实现算法,进而将其应用于某变频调速电动-发电机组自动跟踪同期控制系统的鲁棒控制器设计.由该算法得到的低阶H∞鲁棒控制器所构成的闭环系统性能与全阶控制器相比无明显差别,特别是主要性能指标,如快速跟踪、无超调及解耦等全与阶控制器基本相同.
【总页数】5页(P202-205,209)
【作者】卜庆忠;毛剑琴
【作者单位】北京航空航天大学第七研究室,北京,100083;北京航空航天大学第七研究室,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.自动跟踪同期控制的反标架正规化设计与研究 [J], 刘立生;毛剑琴;杨以涵
2.硬盘电机伺服系统的低阶鲁棒控制器设计 [J], 邓振杰;杨庆新
3.挠性卫星姿态低阶鲁棒控制器设计 [J], 兰维瑶;彭洪;罗林开;陈亚陵
4.自动跟踪同期频域解耦控制系统的设计研究 [J], 刘立生;陈珩
5.磁悬浮飞轮低阶变增益鲁棒控制器设计 [J], 张剀;赵雷;赵鸿宾
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最优控制问题的鲁棒H∞控制设计

最优控制问题的鲁棒H∞控制设计最优控制理论在工程系统控制中具有重要的应用价值。

然而，传统的最优控制方法在系统模型存在不确定性或外部干扰的情况下可能无法有效应对。

为了克服这一问题，鲁棒控制方法被引入到最优控制中，并且在实际应用中取得了显著的成果。

本文将探讨最优控制问题的鲁棒H∞控制设计方法及其应用领域。

一、鲁棒控制概述鲁棒控制是一种针对不确定性或外部干扰具有克服能力的控制方法。

其目标是在不确定性环境中实现系统稳定性和性能要求。

最常见的鲁棒控制方法之一是H∞控制，该方法通过优化问题来设计控制器，以抑制系统中不确定性的影响。

二、最优控制问题最优控制问题旨在通过选择最佳控制策略来实现系统的最优性能。

在没有不确定性时，可以使用动态规划、变分法等方法求解最优控制问题。

然而，在实际应用中，系统往往存在参数不确定性或外部干扰，导致最优控制问题变得更加复杂。

因此，需要引入鲁棒控制方法来解决这些问题。

三、鲁棒H∞控制设计方法鲁棒H∞控制方法是一种常用的鲁棒控制方法，其基本思想是在保证系统稳定性的前提下，优化系统对外部干扰的抑制能力。

鲁棒H∞控制设计问题可以被描述为一个优化问题，目标是最大化系统的H∞性能指标，并且确保控制器对系统模型不确定性具有鲁棒性。

为了实现鲁棒H∞控制设计，可以采用两种常用的方法：线性矩阵不等式（LMI）方法和基于频域分析的方法。

LMI方法通过求解一组线性矩阵不等式来得到控制器参数，从而实现系统的鲁棒H∞控制设计。

基于频域分析的方法则通过频域特性分析来设计控制器，以实现系统对不确定性的鲁棒性。

四、鲁棒H∞控制设计的应用领域鲁棒H∞控制设计方法在工程领域有广泛的应用。

它可以应用于飞行器姿态控制、机器人控制、智能电网控制等多个领域。

以飞行器姿态控制为例，鲁棒H∞控制设计可以有效提高飞行器对外部干扰的鲁棒性，并且保证姿态跟踪性能。

在机器人控制领域，鲁棒H∞控制设计可以提高机器人对环境不确定性的抑制能力，以实现精确的轨迹跟踪。

具有鲁棒性的控制设计方法

具有鲁棒性的控制设计方法控制系统的设计和实现通常面临着各种不确定性和外部扰动的挑战。

为了克服这些问题并确保系统能够稳定和可靠地运行，具有鲁棒性的控制设计方法变得至关重要。

在本文中，将介绍一些常用的鲁棒控制设计方法，并探讨它们的优点和适用范围。

一、H∞控制方法H∞控制方法是一种广泛应用于工业控制系统中的鲁棒控制方法。

它的核心思想是通过优化控制器的H∞范数性能指标，使得控制系统对不确定性和扰动具有一定的鲁棒性。

H∞控制方法可以通过对控制器设计的性能要求进行权衡，从而实现系统的稳定性和鲁棒性。

H∞控制方法的主要优点是能够有效地处理各种不确定性和扰动，并具有较好的鲁棒性。

然而，它也存在一些局限性，例如需要对系统模型的不确定性进行较为准确的描述，以及对系统的结构进行一定的约束。

二、μ合成控制方法μ合成控制方法是一种基于现代控制理论的鲁棒控制方法。

它通过优化控制器的μ性能指标，实现系统的鲁棒性和性能要求之间的权衡。

μ合成控制方法能够有效地处理不确定性和扰动，并在实际应用中取得了良好的效果。

μ合成控制方法的主要优点是能够在控制器设计过程中兼顾系统的性能和鲁棒性要求，并具有较好的数学理论基础。

然而，μ合成控制方法也存在一些技术难题，例如需要进行复杂的计算和优化，并对系统的结构和参数进行一定的限制。

三、鲁棒PID控制方法鲁棒PID控制方法是一种基于传统PID控制算法的鲁棒控制方法。

它通过在PID控制器中引入补偿器，实现对系统不确定性和扰动的补偿，从而提高系统的稳定性和鲁棒性。

鲁棒PID控制方法的主要优点是简单易用，适用于各种不确定性和扰动情况，并且不需要对系统模型进行精确的描述。

然而，鲁棒PID 控制方法也存在一些问题，例如控制器的性能受限于PID结构的局限性，并且对不确定性和扰动的补偿能力有一定的限制。

四、自适应控制方法自适应控制方法是一种通过在线估计和补偿系统的不确定性和扰动的鲁棒控制方法。

它通过不断更新控制器的参数，使系统能够自适应地应对不确定性和扰动的变化，从而实现系统的鲁棒稳定性。

基于微分几何反馈线性化的PMSM混合H2／H∞控制

ｔｅｗａｅｅｔｄ，ｕｉｇｄｆｅｅｔａｇｏｔｃｍｅｈｄｈｓｓｌｃｅｓｉｒｎｉｌｅｍｅｒｔｏ．Ａｎｈｎｔｅｅｔｒａｉｔｒａｃｘｓｉｇｉｙｔｍｐｒｔｎｗｓｎｉｄｔｅｈｘｅｎｌｄｓｂｎｅｅｉｔｎｓｓｅｏｅａｉａｕｎｏ
— ｈｎｃｅｇ
（ｉｇａｎｖｒｔ，ｘ２４２，ｈａＪｎｎｎＵｉｅｉＷｕｉ１１２Ｃｉ）ａｓｙｎ
ＡｂｔａｔＡｉｄｔｅｓｅｄｃｎｒｌｒｂｅｏｅｍａｅｔｍａｎｔｙｃｒｎｕｅｒｓｓｍ，ｆｓｙｏｌｅｒｄｌｓｒｃ：ｍｅｔｐｅｏｔｏｌｍｆｐｒｎｎｇｅｎｈｏｏｓｓｎ０ｙｔｏｈｏｐｓｅｉｔ，ｎｎｉａｒｌｎｍｏｅｏｅａｅｔｍａｎｔｙｃｒｎｕｅｓｓｍｓｃｎｅｔｄｉｔｉｅｒｄｌｈｓｕｔｂｅｐｒｏａｃｎｅｎｔｎｏｆｐｒｎｎｇｅｎｈｏｏｓｓｎｏｙｔｗａｏｖｒｅｏｌａｍｓｅｎｎｍｏｅｏｅｓｉｌｅｆｒｎｅｉｄｘｆｃｉｆｗａｍｕｏ
Ｍｉｅ２ＨＣｏｔｏｆＰＳｓｄｏｆｅｅｔｌＧｅｍｅｒｅｄａｋＬｉｅｒｚｔｎｘｄＨ／ｎｒｌｏＭＭＢａｅｎＤｉｒｎｉｏｔｙＦｅｂｃｎａｉａｉａｏ
４Ｄａ．Ｎ一ｕ，，，

最优控制问题的鲁棒H∞控制设计

最优控制问题的鲁棒H∞控制设计随着科技的发展，控制理论在工程领域发挥着越来越关键的作用。

最优控制是控制理论中的一个重要分支，它的目标是在给定的约束条件下，使系统的性能达到最佳。

然而，实际系统常常受到各种不确定因素的干扰，这就需要应用鲁棒控制来解决这些问题。

本文将探讨最优控制问题的鲁棒H∞控制设计。

1. 引言最优控制问题是控制理论中的一个经典问题，它的目标是在给定的约束条件下，通过合适的控制策略使系统的性能达到最佳。

最优控制的方法有很多种，比如动态规划、最优化理论等。

而鲁棒控制是一种可以应对系统参数不确定性或者外部干扰的控制方法。

H∞控制是鲁棒控制的一种重要方法，可以有效地抑制系统的不确定性，并在一定程度上保证系统的稳定性和性能。

2. 最优控制与鲁棒控制的结合最优控制问题的解决需要考虑系统的性能以及各种约束条件，而鲁棒控制则可以应对系统参数变化或者外部扰动对系统性能的影响。

将最优控制和鲁棒控制相结合，可以得到更加鲁棒的控制策略。

在最优控制问题中引入鲁棒性的考虑，可以通过引入H∞范数来描述系统的性能和不确定性。

H∞范数可以有效地衡量系统的响应对不确定因素的敏感程度，通过优化H∞范数，可以得到更加鲁棒的控制策略。

3. 鲁棒H∞控制设计的方法鲁棒H∞控制设计的关键是确定系统的H∞范数和设计合适的控制器来优化H∞范数。

通常可以采用以下步骤进行鲁棒H∞控制设计：(1) 确定系统的数学模型，并分析系统的不确定性和外部干扰。

(2) 设计系统的H∞性能指标，可以根据系统的需求和约束条件来确定。

(3) 根据系统的H∞指标和约束条件，设计合适的控制器结构。

可以采用线性控制器，如PID控制器，或者非线性控制器，如模糊控制器等。

(4) 利用数学工具和优化算法，优化系统的H∞范数，得到最优的控制器参数。

(5) 实施最优控制器，并进行系统的仿真和实验验证。

4. 实例分析为了更好地理解鲁棒H∞控制设计的方法和效果，我们选取一个简单的控制系统进行实例分析。

鲁棒H∞模型匹配指令跟踪控制器设计研究

阵和Ｃ，存在矩阵使得则
ＢＫＣ＋（ＢＫＣ）＋ｏ＜０（４）
制器ｃ必须使由被控对象Ｐ和ｃ构成的反馈系统ｚ
稳定，要时还应该保持鲁棒稳定性。设计时必须必在
成立的充分必要条件为
首先借助于ｃ改善系统的反馈特性，然后借助于ｃ改善参考输入与系统输出之间的闭环特性。
维普资讯
２４月８年００
西北工业大学学报
ＪｕｎｌｆＮｏｔｗｅｔｒｏｙｅｈｉａＵｎｖｒｉｙｏｒａｏｒｈｓｅｎＰｌｔｃｎｃｌｉｅｓｔ
Ａｐ．ｒ
２８００ Βιβλιοθήκη 第２卷第２６期
理，出一种参考模型匹配跟踪控制器设计方法，用Ｌ提并ＭＩ化理论进行导弹俯仰指令跟踪控制优系统设计。究了设计参数对控制器阶数、研闭环系统超调量和模型匹配误差等影响的变化规律。仿
真结果表明，用该法设计的闭环系统具有良好的快速跟踪特性。使
收稿日期：０７０－３２０— ３１
作者简介：常伟（９１，杨１８一）西北工业大学博士生，主要从事鲁棒控制及飞行控制研究。
维普资讯
・Ｏ２６・
西
北
工
业
大
学
学
报
第２６卷
递函数，并不能改变闭环系统的稳定性，因此反馈控
１二自由度模型匹配设计原理

潜器全方位推进器主轴转速鲁棒H∞控制器设计

潜器全方位推进器主轴转速鲁棒H∞控制器设计
刘胜;徐东昊
【期刊名称】《电机与控制学报》
【年(卷),期】2009(013)002
【摘要】针对潜器螺距调节式全方位推进器的工作环境和负载特性比较复杂的特点,为了提高全方位推进器主轴转速系统的动态性能和对参数扰动的鲁棒性,利用鲁棒控制理论,建立了永磁同步电机传动系统的反馈线性化模型,实现了主轴转速系统的鲁棒控制.该速度控制系统由负载转矩扰动估计器以及鲁棒控制器两部分构成.负载转矩扰动估计器主要用于负载扰动估计,以确保有效补偿负载扰动的影响.鲁棒控制器在电机参数发生变化和出现干扰的情况下,获得转速的跟踪性能.仿真结果表明,采用H∞鲁棒控制器的永磁同步电机主轴转速控制系统较传统的PID控制系统具有更好的跟踪性能、鲁棒稳定性和抗干扰性能.
【总页数】7页(P276-281,286)
【作者】刘胜;徐东昊
【作者单位】哈尔滨工程大学,自动化学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,自动化学院,黑龙江,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP13
【相关文献】
1.基于干扰观测器的空天无人飞行器鲁棒飞行逆控制器设计 [J], 赵晓凯;姜长生;朱亮
2.潜器全方位推进器主轴转速控制系统设计与实现 [J], 彭红五;刘卫振;李冰
3.基于高增益观测器的半潜式海洋钻井平台动力定位系统鲁棒滑模控制器设计研究[J], 梁浩;赵东亚;赵通;史子源
4.基于扰动观测器的电力系统鲁棒滑模控制器设计 [J], 孙立明;杨博
5.基于GA的潜器全方位推进器奇异位形分析 [J], 刘胜;宋佳
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鲁棒控制与鲁棒控制器设计

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【例5】带有双积分器的非最小相位受控对象
设计系统的最优
，选择加权函数
并选择极点漂移为控制器。
2024/7/20
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2024/7/20
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3、新鲁棒控制工具箱及应用
3.1 不确定系统的描述
2024/7/20
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【例6】典型二阶开环传函选定标称值为
构造不确定系统模型。
2024/7/20
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绘制在此控制器下的回路奇异值及闭环系统的阶跃响应曲线
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3.3 混合灵敏度问题的鲁棒控制器设计
2024/7/20
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【例8】
2024/7/20
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假设系统的不确定部分为乘积型的，且已知，并已知不确定参数的变化范围为 ,设计固定的控制器
2024/7/20
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4、总结
21
【例3】对【例1】中的增广的系统模型，分别设计
2024/7/20
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绘制在控制器作用下系统的开环 Bode 图和闭环阶跃响应曲线
2024/7/20
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【例4】
加权矩阵
并设置设计最优控制器，并绘制出该控制器作用下的阶跃响应曲线和开环系统的奇异值曲线。
2024/7/20
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2024/7/20
其对应的增广状态方程为
Hale Waihona Puke 2024/7/206
闭环系统传递函数为
2024/7/20
7
鲁棒控制的目的是设计出一个镇定控制器
使得闭环系统
的范数取
一个小于 1 的值，亦即
鲁棒控制问题的三种形式：
最优控制问题其中需求解

永磁同步电机调速系统H_∞鲁棒控制

2019年4月电工技术学报Vol.34 No. 7 第34卷第7期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Apr. 2019 DOI：10.19595/ki.1000-6753.tces.181553永磁同步电机调速系统H∞鲁棒控制侯利民1申鹤松1阎馨1刘宇2（1. 辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛 1251052. 国网葫芦岛供电公司郊区分公司葫芦岛 125000）摘要针对表面式永磁同步电机调速系统易受参数摄动和负载扰动等不确定性因素的影响问题，在传统矢量控制方案基础上提出了H∞鲁棒控制策略。

首先，在系统状态空间表达式误差模型下，考虑扰动因素设计了基于哈密顿-雅可比不等式的H∞鲁棒电流控制器，实现了电流控制的鲁棒性；其次，在运动方程扩展状态空间表达式下，设计了基于线性矩阵不等式的H∞状态反馈控制器增益型H∞滑模面，进一步设计滑模控制律，得到了鲁棒H∞滑模速度控制器，确保了速度控制的鲁棒性，改善了系统的动态品质；最后通过仿真和半实物仿真实验验证了该文提出控制策略的有效性和可行性。

关键词：表面式永磁同步电机H∞鲁棒控制滑模控制线性矩阵不等式哈密顿-雅可比不等式中图分类号：TM351Robust Control of PMSM Speed Regulation SystemH∞Hou Limin1 Shen Hesong1 Yan Xin1 Liu Yu2（1. Faculty of Electrical and Control Engineering Liaoning Technical UniversityHuludao 125105 China2. Suburban Branch of State Grid Huludao Electric Power Supply Company Huludao 125000 China）Abstract In view of the problem that the surface permanent magnet synchronous motor (SPMSM) speed rugulation system is vulnerable to the influence of uncertainties such as parameters perturbation and load disturbance, the H∞ robust control strategy based on the conventional vector control method is proposed. Firstly, on the basis of the state space expression error model of the system, the Hamilton-Jacobi inequality (HJI) based H∞ robust current controller considering the factors of disturbances is designed, which realizes the robustness of current control; secondly, the linear matrix inequality (LMI) based H∞ sliding mode surface composed of H∞ state feedback controller gain in the extended state space expression of the SPMSM motion equation is designed. Furthermore, the sliding mode control law is designed and the robust H∞ sliding mode speed controller is acquired, which achieves the robustness of speed control and improves the dynamic performances of the system. Finally, the effectiveness and availability of the proposed control strategy are verified by simulation and the hardware-in-the-loop simulation experiment.Keywords：Surface permanent magnet synchronous motor, H∞ robust control, sliding mode control, linear matrix inequality, Hamilton-Jacobi inequality国家自然科学基金项目（61601212）和辽宁省自然科学基金计划项目（201602350）资助。

驱动电机负载模型Hinf(H无穷)鲁棒控制器设计

驱动电机负载模型H8控制器设计一、引言电动机是指能将直流电能转换成机械能的旋转电机。

电动机按使用电源不同分为直流电动机、交流电动机；按照定子和转子的相对速度可分为同步电机、是异步电机。

作为最常用的驱动执行器，它在车辆中应用广泛，如门窗的起降，自动雨刮器，电动汽车驱动，冷却风扇，发动机起动机等等。

目前电机的控制，尤其是直流电机的控制方法，主要以PID控制和LQR 控制为主。

随着汽车性能要求的不断提高，人们越来越关注于系统的稳定性，对于电机的控制也提出了新的要求。

尤其是作为电动汽车的驱动电机，在车辆行驶过程中，特别是高速行驶中，一个微小的摄动可能会对车辆运动产生很大的影响。

在驱动电机工作过程中，由于环境温度变化等工作状况的变动；外部路面干扰；车辆负载突增；老化机械参数变化；建模误差等缘故，会造成模型不精确，也就是模型的不确定性是广泛存在，不可避免的。

因此，需要一种固定的控制器，可以保证模型与实际系统出现偏差时，仍能保持所需的控制品质。

而鲁棒性就是系统的强壮性。

这便引出了使用鲁棒控制来解决电机负载扰动这一问题的讨论。

二、系统工作原理与建模u S图1电机负载模型如图1所示建立一个简单的驱动电机负载模型。

模型的输入为控制电压V,通过电枢电阻R与电机转矩建立关系，电机连接一个弹性轴，弹性轴的转动惯量为丿"将输出经过减速齿轮后的车辆模型进行简化，用输出端粘滞摩擦系数炕来简单代替轮胎模型的阻力。

系统参数选取如下:参数参数意义参数值电机输出轴扭转刚度1280. 2陶电机常量10J M电机转动惯量0.5J L负载转动惯量p传动比电机粘滞摩擦系数P L负载粘滞摩擦系数R电枢电阻建立系统的微分方程。

首先，电机扭矩与电流直接相关:M = K T XI其中陌是电机固有参数。

接下来建立驱动电机负载模型的扭矩关系式：X + Kg—+ 仇 X 3L = 0（ 1 ）J M X =/<T X Z — /?M X O>M + —（——）（ 2 ）p p设置电机负载系统输入为电压值V,输出为负载转速⑰，建立驱动电机负载模型的状态空间方程。

控制理论系统鲁棒控制器设计方法

控制理论系统鲁棒控制器设计方法鲁棒控制器设计方法是控制理论系统中的重要研究方向之一。

通过设计有效的鲁棒控制器，可以在不确定性和外部干扰的情况下保持系统的稳定性和性能。

本文将介绍一种常用的鲁棒控制器设计方法——H∞控制器设计方法，以及其在实际应用中的一些问题和挑战。

H∞控制器设计方法是鲁棒控制器设计中广泛应用的一种方法。

该方法通过鲁棒性性能指标H∞范数来描述系统的稳定性和性能，并通过优化过程来设计出满足要求的控制器。

在H∞控制器设计中，系统的不确定性和外部干扰被建模为带有加性扰动的系统。

通过引入权重函数，可以对系统的不同频率范围进行加权，从而实现对不确定性和干扰的控制。

在H∞控制器设计方法中，首先需要对系统进行数学建模。

这包括确定系统的状态方程、输入和输出方程以及系统的不确定性和外部干扰。

然后，根据系统的性能要求和鲁棒性要求，选择适当的H∞范数来描述系统的稳定性和性能指标。

一般来说，H∞范数越小，表示系统对不确定性和干扰更鲁棒。

接下来，通过优化过程来设计H∞控制器。

优化过程的目标是找到满足要求的控制器参数，使得系统的H∞范数最小。

这个过程通常通过数值优化方法来实现，例如线性矩阵不等式（LMI）方法。

通过计算和迭代，可以得到满足系统性能要求的控制器参数。

然而，H∞控制器设计方法在实际应用中面临一些挑战和问题。

首先，系统的建模可能存在不确定性和误差，这会影响控制器设计的准确性和性能。

其次，优化过程可能会面临计算复杂度的问题，尤其是在系统的维度较大的情况下。

此外，控制器的实时实施和稳定性问题也需要考虑。

针对这些问题和挑战，研究人员提出了一些改进和解决方法。

例如，可以使用系统辨识方法来改善系统的建模精度，从而提高控制器设计的准确性。

同时，优化算法的改进和并行计算技术的使用也可以显著提高控制器设计的效率。

此外，针对具体应用领域的特点，可以设计和应用一些特殊的鲁棒控制策略，例如基于自适应控制和模糊控制的方法。

《鲁棒控制与鲁棒控制器设计》

《鲁棒控制与鲁棒控制器设计》鲁棒控制是指在系统存在不确定性和外部干扰的情况下仍然能够保证系统稳定性和性能的控制方法。

在现实生活中，控制系统往往会受到各种不确定因素的影响，如参数变化、外部扰动、测量误差等。

鲁棒控制的目标就是在这些不确定性的情况下，保持系统的稳定性和性能。

鲁棒控制器设计是实现鲁棒控制的关键环节。

其设计目标是要求控制器能够在不确定性和外部干扰的情况下仍然能够保持系统的稳定性和性能。

鲁棒控制器设计的方法有很多种，下面介绍两种常见的设计方法：1.H∞鲁棒控制H∞鲁棒控制是一种基于频域的鲁棒控制方法。

它通过最小化系统输入输出的γ范数来设计控制器，使系统对不确定性和外部干扰具有鲁棒稳定性和鲁棒性能。

H∞鲁棒控制的设计流程一般包括以下几个步骤：首先，建立系统模型，获取系统的传递函数；然后，根据系统模型设计一个传递函数为V的鲁棒性能权值V；接着，利用V来计算问题的解；最后，根据问题的解设计出最优的鲁棒控制器。

2.μ合成鲁棒控制μ合成鲁棒控制是一种基于频域分析的鲁棒控制方法。

它通过合成满足一定性能要求的不确定性权值函数，来设计鲁棒控制器。

μ合成鲁棒控制的基本思想是先构造正向控制律，使得系统的输出能够满足给定性能要求；然后，构造反向控制律，抵消系统的不确定性和外界干扰，使得系统具有鲁棒稳定性。

以上是两种常见的鲁棒控制器设计方法，它们都能够有效地确保系统在不确定性和外部干扰的情况下仍能保持稳定性和性能。

在实际应用中，根据具体系统的特点和需求，可以选择合适的鲁棒控制器设计方法来解决问题。

总结起来，鲁棒控制器设计是鲁棒控制的关键环节之一、通过合适的设计方法，能够使系统在面对不确定性和外部干扰的情况下仍然能够保持稳定性和性能。

在实际应用中，我们应根据具体情况选择合适的鲁棒控制器设计方法，以满足系统的要求。

三相PWM整流器H_∞鲁棒控制器设计

若式（）正定解Ｐ＞可得到所设计的Ｈ４有０，鲁棒控制器为：
Ｋ（）（。～（ＰＤ７ｓ＝Ｄ。：Ｂｆ＋ｃ））（）５根据三相ＰＷＭ整流器的特点，取状态变量选
ｒｔ
为［２４，ｌ，＝Ｊ一）ｔ３：ｌ３】其中＝ｄ，＝２（
明了所提方法的可行性和有效性。・
文章编号：ＯＯｌＯ（０１０－０４０ｌＯ－ＯＸ２１）６０６－３
关键词：整流器；Ｈ控制；鲁棒控制器
中圈分类号：Ｍ４１Ｔ６文献标识码：Ａ
ＤｅｉｎｆＨＲｏｕｓｎｔｏｌｒｆｒＴｈｒｅｐｓｓｇｏｂｔＣｏｒｌｅｏｅ・ｈａｅＰＷＭｃｉｅＲｅｔｆｒｉ
ＺＮｉＡｕ－ｎＨＮｉ，Ｙｕ— ｅＨＡＧＨｕ。ＴＮＧｏｊ，ＺＡＧＸａｕｏＵＲｉｎｗ
（ｈａＵｉｒｏｎｎｎｅｈｏｏｙｕｈｕ２１０，Ｃｉ）ＣｉｎｖｓｆＭｉｉｇａｄＴｃｎｌ，Ｘｚｏ２０８ｈｎｎｅｇａ
摘要：相Ｐ三ＷＭ整流器普遍采用双闭环Ｐ控制策略。在此针对电流环特点，计了一种ＨＩ设鲁棒控制器。基于
ｄｑ轴旋转坐标系下Ｐ．ＷＭ整流器的数学模型，选择适当的状态参数，立了满足Ｈ建鲁棒控制标准型的增广状态方程。据Ｈ依鲁棒控制的原理，定义评价信号，通过求解Ｒｃａｉ等式，到Ｈｉｃｔ不得鲁棒控制器。真和实验证仿

高压巡检机器人H∞鲁棒控制器设计

高压巡检机器人H∞鲁棒控制器设计
邵嶽
【期刊名称】《电气技术》
【年(卷),期】2016(000)001
【摘要】针对巡检机器人易受恶劣作业环境及各种扰动影响难以控制的问题,基于机器人的动力学方程,通过设计合理的控制力矩,推导出机器人在有扰动情况下系统误差的状态空间模型,基于此模型利用线性矩阵不等式(LMI)和H∞理论对机器人进行了鲁棒控制分析,设计了机器人鲁棒H∞控制器,给出了H∞控制器存在的条件和求取方法,求出了机器人的状态反馈控制器,最后在Matlab/Simulink环境下对机器人的机械臂进行了轨迹跟踪仿真,结果表明本文所设计的鲁棒控制器能够满足巡检机器人机械臂响应快速、跟踪准确、系统稳定、抗扰动效果好的设计要求.
【总页数】6页(P66-71)
【作者】邵嶽
【作者单位】沈阳工业大学电气工程学院,沈阳 110870
【正文语种】中文
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1.高压线巡检机器人被动式越障盘的\r设计与力学分析 [J], 赵磊;肖爱平;黄晨;杜肖鹏
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3.高压线路抱臂式巡检机器人越塔规划及辅助金具设计 [J], 薛栋良
4.基于特高压变电站多参量分级检测巡检机器人系统应用设计 [J], 毛颖科;吴剑敏;
陈佳
5.一种高压开关室悬挂轨道式智能巡检机器人的设计与应用 [J], 范李平;熊威;吴喜春;林锋
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