本文關(guān)鍵詞：基于LMI的頻率加權(quán)模型降階方法及其應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 模型降階 錐補(bǔ)線性化 直升機(jī) 控制器降階 線性矩陣不等式

【摘要】：伴隨著社會(huì)的迅速發(fā)展,現(xiàn)代工程中經(jīng)常遇到類似集成電路,精餾塔等超大型系統(tǒng),這類系統(tǒng)的復(fù)雜程度越來越大,其對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型以及控制器的階數(shù)也越來越高,導(dǎo)致所需的成本增高、工程實(shí)現(xiàn)難度加大。故常常希望降低模型和控制器的階數(shù),因?yàn)檩^低的階數(shù)意味著更加簡潔的模擬程序、更少的計(jì)算時(shí)間以及更高的可靠性來設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)�；诖�,模型降階和控制器降階在工程實(shí)際中獲得了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。本文在分析已有成果的基礎(chǔ)上,針對(duì)固定頻率范圍內(nèi)的模型降階問題,提出了新的基于線性矩陣不等式(LMI)的模型降階設(shè)計(jì)方法。通過結(jié)合有界實(shí)引理,模型降階問題可近似成求解線性矩陣不等式凸優(yōu)化的數(shù)學(xué)問題。另外,將全階控制器當(dāng)作受控對(duì)象,以本文模型降階方法為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)降階控制器。文章的主要研究內(nèi)容有:1.在闡述H_∞模型降階以及魯棒控制器降階的發(fā)展近況和研究方法的基礎(chǔ)上,對(duì)現(xiàn)有的幾類模型降階算法進(jìn)行分析和總結(jié)。且將這些降階算法應(yīng)用于同一個(gè)四階系統(tǒng)中,比較各算法的優(yōu)缺點(diǎn),為本文后期的研究做鋪墊。2.提出了基于LMI的頻率加權(quán)模型降階方法。該方法結(jié)合了線性矩陣不等式和頻率加權(quán)函數(shù),將固定頻率范圍內(nèi)的模型降階問題轉(zhuǎn)化成滿足充分必要條件的非凸優(yōu)化問題。基于錐補(bǔ)算法(CCA)的模型降階方法有效的解決了秩約束下的非凸優(yōu)化問題。通過相應(yīng)的數(shù)值算例和仿真分析驗(yàn)證了該方法的可行性且實(shí)現(xiàn)了給定頻率范圍內(nèi)的降階誤差遠(yuǎn)小于現(xiàn)存在的同類方法。3.將模型降階方法應(yīng)用于降階控制器設(shè)計(jì)中,提出了一種基于LMI的頻率加權(quán)模型降階的控制器降階方法。考慮控制器本身就是一個(gè)系統(tǒng),采用模型降階方法設(shè)計(jì)降階控制器,并驗(yàn)證降階閉環(huán)系統(tǒng)的性能。在應(yīng)用方面,以直升機(jī)為被控對(duì)象,考慮空速為46.2m/s的直升機(jī)8階線性化模型,成功將16階H_∞魯棒控制器降至12階,仿真結(jié)果說明降階系統(tǒng)的時(shí)域性能良好。
【關(guān)鍵詞】：模型降階 錐補(bǔ)線性化 直升機(jī) 控制器降階 線性矩陣不等式
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP13
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 模型降階理論概述9-11
• 1.2.1 模型降階理論9-10
• 1.2.2 有限頻模型降階的發(fā)展10-11
• 1.3 控制器降階理論概述11-12
• 1.4 本文工作的預(yù)備知識(shí)12-14
• 1.5 本文主要工作14-15
• 第2章 基于平衡實(shí)現(xiàn)的降階方法15-26
• 2.1 引言15
• 2.2 Moore平衡降階方法15-17
• 2.3 頻率加權(quán)平衡降階方法17-20
• 2.3.1 頻率加權(quán)的引入18-19
• 2.3.2 Enns的方法19-20
• 2.4 改進(jìn)加權(quán)平衡降階方法20-23
• 2.4.1 Lin&Chiu頻率加權(quán)法20-22
• 2.4.2 Wang頻率加權(quán)法22-23
• 2.5 算例分析23-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第3章 基于LMI的頻率加權(quán)模型降階26-39
• 3.1 引言26
• 3.2 基于頻率加權(quán)的LMI模型降階方法26-32
• 3.3 基于錐補(bǔ)算法近似求解非凸優(yōu)化問題32-33
• 3.4 誤差分析33-34
• 3.5 仿真算例分析34-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 第4章 模型降階在直升機(jī)H_∞控制器降階中的應(yīng)用39-51
• 4.1 引言39
• 4.2 H_∞降階控制器設(shè)計(jì)39-46
• 4.2.1 系統(tǒng)的廣義對(duì)象39-41
• 4.2.2 魯棒控制器設(shè)計(jì)41-43
• 4.2.3 H_∞降階控制器設(shè)計(jì)43-44
• 4.2.4 算法仿真44-46
• 4.3 直升機(jī)線性數(shù)學(xué)模型46-47
• 4.4 直升機(jī)H_∞降階控制器設(shè)計(jì)47-49
• 4.4.1 直升機(jī)魯棒控制器設(shè)計(jì)47-48
• 4.4.2 直升機(jī)H_∞降階控制器設(shè)計(jì)48-49
• 4.5 直升機(jī)降階閉環(huán)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)49-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 第5章 結(jié)論與展望51-53
• 5.1 結(jié)論51-52
• 5.2 展望與不足52-53
• 參考文獻(xiàn)53-56
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明56-57
• 致謝57-58
• 附錄58-64
• 附錄158-59
• 附錄259-61
• 附錄361-64

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 湯偉,施頌椒,王孟效;兩類基于階躍響應(yīng)和脈沖響應(yīng)的模型降階方法[J];應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào);2002年03期

2 朱耀麟;楊志海;陳西豪;;模型降階方法研究[J];微計(jì)算機(jī)信息;2011年06期

3 胡壽松,胡明華;基于主導(dǎo)能量最優(yōu)逼近的模型降階方法[J];控制與決策;1989年01期

4 吳受章;方鐘平;;關(guān)于模型降階的一些試驗(yàn)結(jié)果[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);1989年04期

5 章衛(wèi)國;薛璞;;基于主導(dǎo)能量分析的模型降階方法[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);1991年03期

6 陳雪波，，常政貴，王成玖;Ⅱ型聚集條件下的系統(tǒng)模型降階[J];鞍山鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1996年01期

7 李雪峰;王建國;;內(nèi)平衡系統(tǒng)多目標(biāo)最優(yōu)模型降階研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2009年08期

8 薛蓮;田凌;范燦升;郝文濤;;面向產(chǎn)品級(jí)仿真的零部件模型降階方法[J];計(jì)算機(jī)仿真;2009年06期

9 代冀陽;冉橋;蔣沅;黃盈;;幾種模型降階方法的仿真對(duì)比研究[J];計(jì)算機(jī)仿真;2013年02期

10 阮洪寧,史忠科;帶有模型降階的μ綜合算法及應(yīng)用[J];飛行力學(xué);1999年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 付紅;陳雪波;王成玖;;大系統(tǒng)鏈?zhǔn)郊s束模型降階方法[A];1996中國控制與決策學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1996年

2 潘楊;吳峻;劉偉豐;;慣導(dǎo)系統(tǒng)在地籍測量線解算中的誤差模型降階分析[A];慣性技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)發(fā)展方向研討會(huì)文集——新世紀(jì)慣性技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用[C];2012年

3 劉鑄永;洪嘉振;;柔性多體動(dòng)力學(xué)模型降階研究[A];中國力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

4 陳陸平;席裕庚;張鐘俊;;模型降階的加權(quán)集結(jié)法[A];1994年中國控制會(huì)議論文集[C];1994年

5 程剛;倪何;孫豐瑞;;基于演化計(jì)算的流體網(wǎng)絡(luò)模型降階和參數(shù)辨識(shí)[A];Proceedings of 14th Chinese Conference on System Simulation Technology & Application(CCSSTA’2012)[C];2012年

6 謝永;蔡國平;;柔性結(jié)構(gòu)內(nèi)平衡模型降階與主動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)研究[A];全國結(jié)構(gòu)振動(dòng)與動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

7 秦永勝;徐用懋;方崇智;唐杰;;多元精餾塔動(dòng)態(tài)模型降階的新方法[A];1995年中國控制會(huì)議論文集（下）[C];1995年

8 劉盼;蔡國平;;捆綁式運(yùn)載火箭的一體化模型降階與主動(dòng)控制[A];第九屆全國動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議手冊(cè)[C];2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 童東兵;受控系統(tǒng)模型降階及其穩(wěn)定性研究與應(yīng)用[D];東華大學(xué);2014年

2 楊帆;集成電路分析中的模型降階方法研究[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

3 潘曉達(dá);非線性電路系統(tǒng)的軌跡分段線性模型降階方法研究[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

4 杜鑫;基于LMI技術(shù)的線性系統(tǒng)模型降階與靜態(tài)輸出反饋控制器設(shè)計(jì)[D];東北大學(xué)　;2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳昊;集成電路分析領(lǐng)域的模型降階方法研究與改

本文編號(hào)：584085