现代控制若干理论及应用研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wujuan0902
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振动问题在工程实践中广泛存在,近年来有关振动控制问题的研究受到更多的关注.本文以振动台控制系统的研究和开发为工程背景,利用当代先进的控制理论对结构振动控制问题和方法进行广泛而深入的探讨,针对实际应用问题提出新的控制方法和解决问题的途径.首先研究现代控制理论基本的和标志性研究成果LQG/H<,2>控制和(鲁棒)极点配制控制的基本理论.发展了有关结构振动问题的极点配置新方法,它们是基于Sylvester方程的特征值与特征向量配置方法,部分极点及模态向量的输出(位移与速度)反馈配置方法,以及高阶振动系统极点配置的加速度反馈方法;针对实际问题一般无须配置系统全部极点的情况,利用二阶状态观测器,本文提出正弦周期扰动振动问题部分极点配置的加速度反馈控制方法,不仅能降低控制器的阶数、减少计算量,而且还可通过扰动观测器将其推广至未知的正弦扰动信号的控制问题.给出了LQG/H<,2>控制方法在实际应用中的诸多发展和改进形式,它们分别是用于处理存在噪声和模型扰动问题的基于ERA的LQG控制方法,预测控制方法,能够简化控制器设计及其降阶处理的平衡的LQG控制方法,以及非线性问题的神经网络控制方法.针对系统部分极点位置需要约束的控制问题,提出振动系统在部分极点位置预先指定情况下的线性二次优化问题新的控制算法.研究了隔振系统的控制问题,以及通过观测器跟踪正弦扰动信号的振动系统的H<,2>控制问题.以LQG/H<,2>控制和极点配制控制为基础,本文进一步研究鲁棒控制的基本理论.为了克服基于Kalman滤波的参数辩识方法要求噪声信号具有白噪声性质的局限性,给出了基于H<,∞>控制的参数辩识方法.研究了包括一般隔振问题的H<,∞>控制方法.针对实际控制模型存在不确定性扰动或模型误差问题,提出新的基于H<,∞>控制理论的多振动台连续系统的双自由度解耦控制器的设计方法.针对上述H<,∞>控制方法求解要求而存在的适当选取整形函数和匹配函数的困难,通过Youla参数化,研究并提出了基于H<,∞>/H<,2>混合控制的多振动台解耦问题的线性矩阵不等式控制方法,具有重要的理论价值和应用价值.探讨了更具实用价值的多振动台数字控制问题.给出了工程平稳随机信号的生成方法;提出振动台数字控制的比例均衡和增量均衡算法,并通过仿真实验对其有效性进行了比较和验证.
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