基于模糊动态模型的多变量系统模糊控制

采用模糊动态模型对多变量复杂非线性系统进行模糊控制.首先针对局部线性动态模 型设计状态反馈控制器,然后利用模糊推理确定整个系统的控制;在一系列局部模型通过模糊 隶属函数连接得到的连续的全局模型中,全面考虑其它关联子系统对标称线性系统的摄动,并 利用大系统分散控制关联稳定性的概念和方法,得到了闭环模糊系统稳定的充分条件.仿真例 子验证了该设计方法的正确性.     

工业大系统双层结构预测控制的集中优化与分散控制策略

为降低工业大系统模型预测控制(Model predictive control,MPC)在线计算复杂度,同时保证系统的全局优化性能,提出一种集中优化、分散控制的双层结构预测控制策略.在稳态目标计算层(Steady-state target calculation, SSTC),基于全局过程模型对系统进行集中优化,将优化结果作为设定值传递给动态控制层;在动态控制层,将大系统划分为若干个子系统,每个子系统分别由基于各自子过程模型的模型预测控制进行控制,为减少各子系统之间的相互干扰,在各个子系统之间添加前馈控制器对扰动进行补偿,提高系统的总体动态控制性能.该策略的优点在于能确保系统全局最优性的同时降低了在线计算量,提高了工业大系统双层结构预测控制方法的实时性.仿真实例验证该方法的有效性.     

非线性时滞大系统自适应神经网络分散控制

针对一类未知非线性时滞关联大系统，提出一种自适应神经网络分散跟踪控制方案．采用神经网络逼近各子系统内部的非线性函数和关联项中的时滞非线性函数；利用占有方法处理时滞项，采用Backstepping技术设计分散控制律和参数自适应律．基于Lyapunov-Krasoviskii泛函证明了闭环大系统所有信号半全局一致最终有界．通过调节设计参数和增加神经元个数，可以实现任意输出跟踪精度．实例仿真说明了该方案的可行性。     

基于向量Lyapunov函数和LMI的大系统分散镇定

基于线性关联大系统的比较方程稳定性判据，给出了一种完全解耦的子系统控制器设计方法．该方法通过构造一个向量Lyapunov函数来满足比较方程的稳定性要求，并将控制器的设计转换为一组线性矩阵不等式的求解，进而对大系统进行镇定．由于各子系统控制器的设计可独立进行，相较于加权Lyapunov函数方法，该方法降低了控制算法的计算量和难度．仿真结果表明了该方法的可行性和有效性．     

动态网络的稳定性与分布控制研究

针对分散控制无法实现子系统之间的信息交换，将分布式控制应用于网络化系统，以期实现子系统之间的信息交换和提高网络的性能．利用Lyapunov函数法，分别给出了在传统分散控制和网络分布式控制下的整个网络化系统稳定性的判据；给出了可容许的最大时滞的优化算法．将所得到的理论结果，结合到一个简单的网络化系统，进行数值仿真．结果表明，与传统分散控制相比较，网络分布式控制更能提高整个网络化系统稳定性的收敛速度．     

新型的PID控制器参数整定方法

粒子群优化算法在进化中随种群多样性降低易出现早熟收敛等问题。针对这一问题,结合全局-局部最优模型,提出了一种改进的粒子群优化算法,称为全局-局部参数最优的粒子群优化算法。算法利用全局-局部最优惯性权重及全局-局部最优加速度常数,算法的速度更新方程被简化,性能得到改善。利用一组bench mark问题对该算法进行测试,仿真结果表明了算法的有效性和高效性。将该算法应用到对传统PID控制器的参数优化当中,仿真结果表明方法可以获得满意的控制效果,各项控制性能指标优于传统方法整定得到的PID控制器。     

一类扩展结构大系统的分散有限时间鲁棒关联镇定

研究一类扩展结构大系统分散有限时间鲁棒关联镇定问题. 扩展结构大系统是在原结构系统上增加新子系统而构成的, 在原系统分散控制律确定不变的情况下, 设计新加入子系统的鲁棒分散控制律, 使扩展后的系统仍能保持有限时间关联稳定. 利用LMI 方法推导此类系统基于状态反馈和输出反馈的分散有限时间关联镇定的充分条件, 并给出扩展子系统的相应控制器的设计方法. 最后通过仿真实验表明了所提出方法的可行性和有效性.

     

一种新型混沌优化的模糊PID控制器设计

提出一种最优模糊PID控制器的设计．该方法将混沌因子引入到模糊PID控制器参数域的全局优化搜索方法中．在优化过程中不断缩小寻优区间以提高搜索效率，能较快搜索到全局最优解。最后．对延迟的三阶系统进行仿真．并与Ziegler-Nichols规则的PID控制相比较．控制结果说明该方法是有效可行的。     

基于线性矩阵不等式的参数不确定性关联模糊大系统的分散鲁棒镇定

讨论了参数不确定性关联模糊大系统的分散鲁棒镇定问题,所考虑的参数不确定性满足范数有界条件.基于李雅普诺夫稳定性理论及大系统分散控制理论,采用分散化PDC(parallel distributed compensation)控制器,给出了保证该关联模糊大系统闭环渐近稳定的LMI形式的充分条件,通过MATLAB软件中的LMI工具箱可求解出这些LMI中的控制器参数.仿真例子说明了所提方法的有效性.     

一类大系统的直接自适应分散模糊控制

本文针对一类未知非线性大系统,提出了一种直接自适应模糊分散控制策略．设计中 ,首先在假设各子系统的动态已知的条件下,设计最优分散控制,然后用模糊自适应系统逼 近最优分散控制．同时引入模糊滑模控制消除各个子系统之间的相互作用,外部干扰和模糊 系统的逼近误差．并对所设计的控制系统进行了稳定性分析．     

Eigenstructure assignment by decentralized feedback control

An approach to eigenstructure assignment using decentralized control is introduced. First, several analytical results are presented to characterize the set of decentralized controllers which achieve desired eigenvalue assignment. Then, a method is proposed to assign eigenvalue and eigenvectors of a linear system simultaneously, using decentralized control. The method is applied to the control of a power system to illustrate its effectiveness     

Mixed time- and frequency-domain robust eigenstructure assignment

This paper considers robust eigenstructure assignment for multivariable systems. The time-domain performance specifications provided by eigenstructure assignment and robust performance specifications in the frequency domain considered by H infinity control are combined to realize joint optimal robust control design. A parametric expression for state-feedback eigenstructure assignment is introduced on the basis of a set of free parameters. The mixed performance index used as the cost function consists of two parts: robustness in the frequency domain; and system eigenstructure constraints in the time domain. The analytical gradient calculation of the cost function with respect to the free parameters is derived for optimal robust eigenstructure assignment using gradientbased optimization. The mixed time- and frequency-domain robust eigenstructure assignment is demonstrated in the design of a mode-decoupled roll-yaw autopilot.     

Minimum settling-time control policies for cascaded production-inventory systems

In this paper, the technique of entire eigenstructure assignment is used to derive minimum settling-time control policies for a class of production—inventory systems which can be described by linear multivariate discrete-time state equations. It is shown that this technique can be readily used to derive minimum settling-time control policies for production-inventory systems which consist of a set of production-inventory sub-systems connected in cascade. The advantage obtained by using control policies derived in this way, compared with control policies derived by consideration of each sub-system in isolation, is clearly demonstrated.     

一种改进的输出反馈特征结构配置方法在飞翼飞机增稳系统设计中的应用

针对常规输出反馈特征结构配置方法不能完全保证闭环系统稳定性的问题, 提出一种改进的输出反馈特征结构配置方法. 该改进的算法通过引入二次型性能指标, 将闭环系统的稳定性问题转化为线性二次型最优控制问题,从而保证闭环系统的稳定性; 考虑到采用特征结构配置方法所设计的闭环系统鲁棒性不强, 给出保证系统鲁棒性的条件, 以解决系统鲁棒性问题. 最后, 通过在飞翼飞机上的仿真结果验证了所提出算法的有效性.

     

线性系统的分散输出反馈特性结构配置

本文考虑了利用分散输出反馈配置多通道线性系统特征结构的问题;建立了闭环特征向量矩阵容许集及分散反馈增益集合关于闭环特征值和四组参向量的两种参量表示。     

振动系统的最优模态配置与仿真

提出了参数特征结构配置的一种新算法，该方法和传统的特征结构配置方法相比较，不但可以保留开环系统的大部分极点，而且与这些极点相对应的特征向量也保持不变，这样就使得在反馈矩阵的计算中计算量得到降低。设计本算法的目的是为了减少振动系统的位移响应，将该算法应用到振动系统，通过求解最优问题可以得到振动主动控制系统的控制律。最后通过数值仿真说明该算法比线性二次型最优控制具有更好的减振效果。通过仿真也可以看出，三个自由度中，位移响应最低减少达到70％。     

Eigenstructure assignment by decentralized output feedback-acomplete parametric approach

The problem of eigenstructure assignment in multivariable linear systems by decentralized output feedback is considered. By using a complete parametric solution of a generalized Sylvester matrix equation, parametric representations of both the left and right closed-loop eigenvectors and generalized eigenvectors as well as the feedback gains with respect to the closed-loop eigenvalues and two series of partially free parameter vectors are established. The obtained result does not require any conditions on the closed-loop eigenvalues, and generalizes some previous results in this area. An example shows the effect of the proposed approach     

基于分布式优化的协同干扰任务分配研究

为保证目标区域干扰覆盖和最小能量消耗的优化目标,建立协同干扰任务分配模型。在分布式协同优化框架下,将集中式任务分配问题,转换为各个虚任务区内小规模的分布式优化问题,采用分解-协调优化模式和启发式遗传算法相结合的方法,实现对各个子区域优化问题的二次迭代求解。仿真结果表明,分布式协同优化方法能够有效降低协同干扰任务分配问题的求解规模,避免“维数灾”,具有可行性。     

Robust eigenstructure assignment combining time- and frequency-domain performance specifications

This paper is concerned with robust eigenstructure assignment for multivariable systems. It combines time-domain performance specifications provided by eigenstructure assignment and robust performance specifications in the frequency domain considered by H^∞ control to realize joint optimal robust control design. A unified parametric solution for state-feedback eigenstructure assignment is derived for both the case where the sets of closed- and open-loop eigenvalues do not intersect and the case where these sets do intersect. This is based on a set of free parameters. All complex operations are converted into the real field so that the algorithm which is developed for the controller design can be easily implemented on computers. It uses a robustness index defined in the frequency domain as the cost function to be optimized. The analytical gradient calculation of the cost function with respect to the free parameters is given. Using gradient-based optimization, the robustness index is minimized by making full use of the freedom provided by eigenstructure assignment. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.