一类非线性不确定振动系统鲁棒主动控制方法研究

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振动系统主动控制问题在实际工程中具有重要理论意义和应用价值。在航空航天、机械土木等领域,由于系统模型存在非线性动态、未建模动态、参数不确定性、以及外部干扰等因素,传统主动控制方法已经不能满足振动系统高精度控制的需求。本文研究含复杂动态的非线性不确定振动系统的鲁棒主动控制问题。主要工作包括: 1.针对一类含微分项不确定性和非线性动态不确定性的振动系统,建立含复杂动态的非线性不确定振动系统模型,基于线性矩阵不等式(LMI),分别提出鲁棒H∞状态反馈主动控制和鲁棒H∞输出反馈主动控制方法。通过对建筑结构振动系统在风振和地震波作用下振动的一些实例仿真,证明了该方法的有效性。 2.针对建筑结构振动系统控制力存在饱和现象,建立含复杂动态的非线性不确定饱和振动系统模型,基于线性矩阵不等式(LMI),提出鲁棒饱和主动控制策略,使设计的控制器参数能够限制在允许的物理范围内,同时引入H∞控制减小外部干扰对振动系统的影响。最后通过对建筑结构振动系统在地震波作用下振动的实例仿真证明了该方法的有效性。 3.针对车辆悬架主动控制系统的控制力时滞问题,建立含复杂动态的非线性不确定时滞振动系统模型,基于线性矩阵不等式(LMI),从时滞微分方程出发提出鲁棒H∞控制方法,有效的消除了时滞现象对主动振动控制系统性能的影响。通过实例仿真,对车辆在不平路面行使时进行干扰抑制,提升了车辆性能。 4.针对含复杂动态的非线性不确定时滞振动系统模型,研究了多目标优化控制问题,基于线性矩阵不等式(LMI),设计广义H∞性能指标,分别提出混合H2/H∞鲁棒状态反馈和输出反馈的控制策略,使得振动系统满足所需性能的同时又有很好的鲁棒性,最后通过对车辆悬架系统的仿真实例证明了该方法的有效性。 5.研究了一类具有外部干扰和模型不确定性的含复杂动态的非线性不确定振动系统,考虑了干扰子系统含有未建模动态情形,基于线性矩阵不等式(LMI),提出了基于干扰观测器控制(DOBC)与H∞复合控制方法,模型已知或部分信息已知的外部干扰可以通过干扰观测器被抵消,不确定干扰则通过H∞控制来抑制。最后对飞机振动控制系统的仿真实例验证了方法的有效性。
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