一类多变量系统的H~∞控制的工程设计方法

从工程应用角度出发，提出一种用Ｈ∞控制理论设计一类多变量系统的次优敏感性控制器的工程设计方法，并证明了其可行性．该方法通过将系统矩阵化为对角占优，利用单独通道设计思想将多变量系统转化为单变量系统的Ｈ∞最优敏感性控制器问题．文末给出了仿真实例．     

多变量H∞最优敏感性控制器的解耦设计方法*

本文提出了一种用H~∞控制理论设计多变量系统的最优敏感性控制器的方法。方法通过敏感性函数矩阵解耦,将多变量系统的H~∞最优敏感性设计问题化为若干个单交量的同样问题。文章证明了系统的解耦最优敏感性是唯一的;给出了在多变量情况下如何用真的次优控制器近似非真的最优控制器的方法;最后用算例说明了设计过程。     

不确定系统鲁棒容错H_∞控制的LMI设计方法

针对不确定线性系统.研究了执行器失效情况下鲁棒容错H∞控制问题.基于连续增益故障模式.利用线性矩阵不等式LMI推导了系统H∞指标约束下鲁棒容错镇定的充要条件.分别给出了输出反馈和状态反馈H∞控制器的设计方法.通过引入变量代换.将求解输出反馈H∞指标约束的鲁棒容错控制器的可解条件转化为标准的LMI.所获得的控制器不仅能使故障系统鲁棒稳定,并且能达到给定的H∞性能指标.仿真实例验证了所提出设计方法的有效性.     

多输入非线性串级系统的H∞控制

研究了一类多输入非线性串级系统的H∞控制问题.证明了当第一个子系统对应的 H∞控制问题可解时,整个系统的H∞控制问题,可利用Backstepping递推设计方法,进行状 态反馈控制设计,设计出的状态反馈控制律使闭环系统是渐近稳定的,且满足H∞性能指标.     

多输入非线性串级系统的H_∞控制

研究了一类多输入非线性串级系统的 H∞ 控制问题 .证明了当第一个子系统对应的H∞ 控制问题可解时 ,整个系统的 H∞ 控制问题 ,可利用 Backstepping递推设计方法 ,进行状态反馈控制设计 ,设计出的状态反馈控制律使闭环系统是渐近稳定的 ,且满足 H∞ 性能指标 .     

非线性系统无需初始条件预设性能有界H∞容错控制

针对一类具有外部扰动和传感器故障的非线性系统, 本文研究了其自适应预设性能有界H∞容错控制问题. 本文提出一种新的预设性能控制设计方法, 使得预设性能函数的选择与系统被约束变量的初始状态完全无关,用一种全新的方式解决了传统预设性能方法的控制效果依赖被约束变量初始条件的问题. 基于该设计方法和有界H∞控制方法, 在未知系统初始条件的情况下获得了系统的自适应预设性能有界H∞控制器. 本文所设计的控制器能够保证系统中的所有信号都是有界稳定的, 系统的输出变量能够被预设性能函数约束, 并且对于外部干扰具有很好的抑制作用. 最后, 仿真结果验证了该控制器的可行性及有效性.     

不确定系统混合H2/H∞鲁棒控制的直接迭代LMI方法

设计多胞型不确定系统的控制器时,引入附加变量能够减小设计保守性,但这会使线性矩阵不等式(LMI)的维数大大增加,控制器难以求解.本文阐述了一种基于直接迭代线性矩阵不等式(DILMI)方法的混合H2/H∞鲁棒控制方法.首先借助于仿射二次稳定理论将整个多胞型不确定集合的稳定性问题转化为该集合各顶点的稳定性问题.利用参数依赖Lyapunov方法,给出了一个保证系统鲁棒稳定,并满足混合H2/H∞性能指标的充分条件.随后采用DILMI算法实现了Lyapunov变量和控制增益的解耦,无需引入附加变量就能够求解充分条件中的非凸优化问题.最后,关于F-16多胞型模型的飞行仿真验证了该方法的有效性.     

模糊非脆弱动态输出反馈H∞控制器设计

本文考虑受有限字长影响的离散时间模糊系统的非脆弱H∞控制问题. 假定所设计的控制器具有加性区间型增益变量, 该增益变量反映了控制器数字执行过程中有限字长的影响. 区间型增益变量导致控制器设计具有数值计算问题, 而模糊性质的引入进一步增加了控制器设计的复杂性, 使问题变得更具有挑战性. 本文采用结构的顶点分离器方法来解决数值计算问题, 从而给出一个基于线性矩阵不等式的模糊非脆弱H∞控制器设计的两步算法. 该设计结果保证闭环系统渐进稳定并具有指定的H∞性能指标. 最后给出一个数值例子验证所提出方法的有效性.     

不确定Delta算子切换系统的鲁棒控制研究

研究了一类参数不确定线性Delta算子切换系统的鲁棒H∞控制问题.针对传统采用的Delta算子切换系统仅限于多Lyapunov函数方法,使系统仅实现渐进稳定,收敛速度慢.为了提高控制系统的稳定性,解决系统的状态反馈鲁棒H∞控制的难点问题,首次提出利用多Lyapunov函数和平均驻留时间方法,以线性矩阵不等式的形式给出了参数不确定Delta算子切换系统指数稳定性条件,并进行了H∞性能分析,从而进一步给出系统鲁棒H∞控制器的设计方法.所设计的控制器不但保证系统参数不确定时闭环系统指数稳定,而且满足所期望的H∞性能指标.仿真结果证明了设计方法的有效性和可行性.     

广义系统的H∞最小敏感性控制器设计

本文在简单介绍H∞最优敏感性设计理论的基础上,研究了广义系统的一些频域特性;提 出一种用H∞方法设计反馈控制器以消除广义系统的脉冲模,并使系统稳定且敏感性最小 的频域设计方法;同时给出了设计步骤,并用算例说明了设计过程.     

多变量时滞系统Dahlin控制器的设计

在现代鲁棒控制理论基础上,提出一种多变量Dahlin控制器多目标优化设计方法. 利用线性分解变换,多变量Dahlin控制器设计问题被转化为标准的H∞优化问题,通过对标 准的H∞优化问题求解得到了最终的控制器.它同时具有时滞补偿,解耦和控制的作用.与已 有的方法相比,该方法不但直观,而且兼顾了系统的性能和鲁棒性.     

多变量系统敏感性及鲁棒性综合最优的H∞解耦设计方法

本文利用H∞设计理论提出了一种多变量系统敏感性及鲁棒性综合最优的解耦设计方 法,证明了单变量系统所能达到的最优敏感性及鲁棒性指标值仅由被控对象右半平面的零极 点决定,而与左半平面的零极点无关.另外,本文对谱分解及模型匹配问题的求解算法作了改 进,给出了一个算例.     

不确定离散时间系统的变增益H2H∞滤波

研究凸多面体不确定离散时间系统的变增益H2/H∞滤波器设计问题.通过引入附加松弛变量,提出一种新的Lyapunov矩阵与系统矩阵解耦的混合H2/H∞性能准则.基于该性能准则,推导了变增益H2/H∞滤波器存在的充分条件,并将滤波器设计问题转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

线性多变量控制系统中的信息率和H∞熵

运用信息论的概念和方法考察受随机干扰的线性多变量控制系统,研究了系统变量的 熵率、互信息率和传递函数的H∞熵三者之间的关系讨论了小熵H∞控制方法的信息论意义.同 时得出了系统熵率和互信息率的时域计算方法,为进一步利用信息率作为性能函数研究控制系 统探索了新的途径.     

线性时不变控制系统中的熵率和H∞熵

利用Bode积分定理将线性时不变控制系统中的熵率和系统零极点分析结合起来,从信息论的角度来阐述反馈控制系统的性能设计局限,讨论了"变异度守恒定律".同时,研究了系统变量互信息率和H∞熵的关系,阐述了最小熵H∞控制的信息论意义.     

基于观测器的非线性系统H_∞模糊可靠控制

研究了基于观测器的非线性系统H∞模糊可靠控制问题.采用T-S模糊模型对非线性系统进行建模,用模糊观测器重构系统状态.在系统发生故障时满足给定H∞性能的约束下.最小化正常情况下的H∞性能,实现次优H∞模糊可靠控制.提出了两种应用线性矩阵不等式(LMI)的H∞模糊可靠控制器设计方法.分别采用两步法和相似变换法将双线性矩阵不等式问题转化为LMI问题.仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

关联大系统的分散H∞/LTR控制

讨论关联大系统分散回路传递再生的设计问题.利用矩阵的奇异值分解技术,提出了对 关联项进行块对角化处理的一种新方法.基于H∞理论,将多变量系统的回路传递再生方法 推广于分散控制关联大系统,并避免了在所有可能的分散观测器增益构成的集合上,直接计算 再生矩阵的H∞范数下确界的困难.     

挠性系统的控制设计和H1回路成形法

挠性系统的控制设计与具体的挠性特性是相关的,从控制角度将挠性系统划分为轴系传动机构、桁架结构和卫星太阳能帆板的薄板型结构3类.其中薄板型结构挠性系统的挠性特点明显,文中指出H∞回路成形法能有效解决薄板型结构挠性系统设计上的难点,即在幅频特性急剧下降的频段内保证系统的稳定性.一般H∞控制理论中,H∞范数是系统的性能指标.但H∞回路成形法中的H∞范数表示的则是闭环系统的稳定裕度.通过挠性系统的算例说明,H∞回路成形法并不是给定摄动范围下的设计问题,因此在鲁棒性设计这一概念上也不同于常规的H∞控制设计,有其自己的含义.     

具有分离变量的不确定非线性时滞系统的鲁棒非脆弱H∞控制

针对一类具有分离变量的不确定非线性系统,讨论其鲁棒非脆弱H∞控制问题.假定所要设计的控制器存在状态反馈增益变化,设计方法是以线性矩阵不等式组的形式给出的.文中设计一个具有状态增益变化和时滞状态增益变化的非线性反馈控制器,并且保证闭环系统是鲁棒稳定的同时具有H∞扰动衰减度.仿真结果证明了结论的有效性.     

一类Lipschitz 非线性切换系统基于观测器的 H∞ 输出跟踪控制

针对一类Lipschitz非线性切换系统,研究基于观测器的H∞输出跟踪控制问题.借助微分中值定理,将Lipschitz非线性切换系统转化为线性参数切换系统.当状态变量不可测或不易测时,利用多Lyapunov函数方法,同时设计观测器、基于观测器的跟踪控制器和滞后切换信号,使得系统满足H∞输出跟踪性能.最后通过仿真例子表明了设计方法的有效性.