基于LMI的H控制理论分析及在液压伺服系统中的仿真研究

摘要

近年来，H<,∞>控制问题备受关注，取得了一系列重要成果，但是仍然有许多工作需要深入研究，相关的理论需要改进，已有的结果也亟待创造性地运用。 液压伺服系统是一个复杂的含有时滞的非线性不确定系统，参数的摄动和外界干扰引起的不确定是液压伺服系统难以解决的棘手问题，而鲁棒H<,∞>控制是通过LMIs的约束关系来设计控制器的，从而使得系统即使处于最劣条件下也仍然能够保证良好的快速性和稳定性。因此，本文应用H<,∞>控制相关方法，对液压伺服系统的建模与控制，有较大的理论价值和实际意义。 本文针对PWM高速开关阀控液压缸位置控制系统，应用H<,∞>鲁棒控制理论，深入系统地研究了鲁棒控制在该系统中的实际应用问题，设计了该系统的控制器，并做了必要的计算机仿真分析。 本论文的主要研究工作有： (1)探讨了一类非线性不确定时滞系统的鲁棒控制问题，采用LMI技术和构造Lyapunov函数，将判断鲁棒稳定性问题转化为LMI是否有正定解的问题，给出了此类系统的状态反馈H<,∞>控制问题有解的充分条件和H<,∞>控制器的设计方法。 (2)建立了含有时滞特性和非线性特性的液压伺服位置控制系统的模型，给出了详细的建模过程，并根据这一模型设计出了鲁棒控制器，使得闭环系统不仅对参数摄动具有很强的鲁棒性，对干扰输入也有很强的抑制能力。 (3)针对液压伺服位置控制系统设计鲁棒控制器的主要目的是使得系统响应速度快，抑制干扰能力强，跟踪性能好等，本文针对这样一些性能作了计算机仿真，其结果表明：所设计的控制器使得此系统的响应速度快，抗干扰能力强，在参数摄动的情况下，具有很强的鲁棒性，系统的仿真曲线与期望输出曲线基本吻合。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题背景和意义

1.2鲁棒控制理论概述

1.3 H∞鲁棒控制理论发展与应用

1.4时滞系统鲁棒控制概述

1.5论文的内容安排

第二章基于LMI的H∞控制基础

2.1基本概念

2.2 LYAPUNOV稳定性理论

2.3线性矩阵不等式的基础知识

第三章非线性不确定时滞系统的鲁棒H∞控制

3.1引言

3.2问题描述

3.3非线性不确定时滞系统鲁棒H∞性能分析和H∞控制器设计

3.4算例验证

3.5本章小结

第四章基于液压伺服位置控制系统的鲁棒H∞控制

4.1引言

4.2液压伺服控制系统的数学模型

4.3含有时滞和非线性不确定项系统建模

4.4液压伺服位置控制系统的H∞鲁棒控制

4.5本章小结

第五章全文总结

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

附录