单电磁铁悬浮系统非线性鲁棒控制方法研究

"这篇论文是2014年由林志雄和李全国发表在《暨南大学学报（自然科学与医学版）》上的，主要研究的是单电磁铁悬浮系统的非线性鲁棒控制问题。他们运用了状态反馈精确线性化和线性鲁棒控制理论，提出了一种新的控制器设计方法。这种方法首先通过反馈精确线性化将非线性系统转化为线性系统，然后利用预反馈技术确定非线性系统的控制策略，并证明了所设计的控制律对单电磁铁悬浮系统具有鲁棒性。该研究得到了广东省自然科学基金的支持，涉及的动力系统与系统控制领域，关键词包括单电磁铁悬浮系统、微分几何控制方法、Riccati不等式和鲁棒性。" 论文详细内容及知识点解析： 1. **单电磁铁悬浮系统**：这是一种利用电磁力来实现物体悬浮的技术，通常用于精密定位、无摩擦运动或者磁悬浮列车等领域。系统中的主要挑战是非线性特性，如电磁力与位置和速度的关系非线性。 2. **状态反馈精确线性化**：这是一种控制理论方法，通过对系统状态变量进行适当的反馈，可以将非线性系统转换成线性系统，简化控制设计。在此过程中，通过选择合适的反馈函数，可以使得系统的动态行为在某种意义上变得线性。 3. **线性鲁棒控制理论**：线性鲁棒控制关注如何设计控制器使得系统在面临参数不确定性、外部扰动或模型简化误差时仍能保持稳定性和性能。它通常基于Lyapunov稳定性理论和Riccati不等式，旨在确保控制器对系统不确定性的鲁棒性。 4. **预反馈**：预反馈是一种控制策略，通过预先计算的控制输入来补偿系统的非线性效应，以改善系统性能。在本研究中，预反馈用于确定原始非线性系统的控制律。 5. **Riccati不等式**：在控制理论中，Riccati不等式是用于分析和设计线性二次型鲁棒控制问题的关键工具。它们可以用来确定使系统性能指标最小化的控制器参数。 6. **鲁棒性**：这是控制系统的重要属性，表示系统在面对模型不确定性、外界干扰或参数变化时仍能保持稳定性和性能的能力。论文证明了所提出的控制律对单电磁铁悬浮系统具有鲁棒性，这意味着即使系统存在一定的不确定性，也能保证其正常运行。 7. **动力系统与系统控制**：研究领域涵盖如何理解和设计动态系统的控制策略，特别是在存在非线性、不确定性或复杂行为的情况下。 这篇论文提出了一个结合状态反馈精确线性化和线性鲁棒控制的非线性控制器设计方法，解决了单电磁铁悬浮系统中的控制难题，并通过预反馈技术增强了系统的鲁棒性，这对于实际应用中的悬浮系统控制具有重要的理论和实践意义。