多通道网络化系统跟踪性能极限

本文基于白噪声和编码影响研究多通道网络化系统跟踪性能极限.网络化系统的跟踪性能指标是通过跟踪误差的能量来定义的,采用谱分解技术和范数矩阵理论得到多通道网络化系统跟踪性能极限的下界表达式.研究结果显示了对象的固有特性(非最小相位零点、零点方向、不稳定极点和极点方向)和多通道的编码器及白噪声决定网络化系统跟踪性能极限;同时也说明了多通道网络是如何影响系统跟踪性能极限.仿真结果验证了该结论的正确性.     

多变量离散系统随机信号跟踪性能极限

研究线性时不变、多变量、离散系统对随机信号的跟踪性能极限问题, 所考虑的随机参考输入信号为布朗运动序列. 研究结果表明此类系统的跟 踪性能极限完全由被控对象的结构特征和参考输入的统计特征决定, 其中, 结构特征指被控对象的非最小相位零点和不稳定极点的位置和方向. 作为特殊情形, 本文给出了参考输入为一致随机信号以及被控对象仅含有单个非最小相位零点和单个不稳定极点时系统跟踪性能极限问题的解. 最后, 给出了两自由度补偿器跟踪系统对随机信号的跟踪性能极限.     

多通道约束下的网络控制系统的最优跟踪性能

本文针对双通道约束下的线性时不变网络控制系统的随机信号跟踪性能极限问题进行了研究.网络通信包含通信噪声和通信带宽两种信道因素.被控系统考虑是非最小相位和不稳定系统,并且系统包含多个不同的非最小相位零点和多个不同的不稳定极点.对上行通道和下行通道都存在通信带宽约束及高斯白噪声影响的情形,从频域角度,通过采用双自由度控制器和尤拉参数化方法,获得了此类网络控制系统的最优可达的跟踪性能.研究结果表明网络控制系统的跟踪性能极限完全由被控对象的结构特征(非最小相位零点、不稳定极点以及被控对象的系统增益),参考输入信号和网络特性(高斯白噪声的统计特征、通信信道带宽)所决定.最后,仿真结果检证了所得结果的正确性.     

具有闭环极点位置约束的H2/H∞混合控制

主要研究系统具有闭环极点位置约束的H2/H∞混合控制问题.通过引人一个辅助性能 函数,将具有极点位置和H∞性能约束的系统H2性能优化问题转化成有一个矩阵方程约束 的辅助性能函数优化问题,并给出这个问题静态输出反馈解的表达式.     

基于丢包和带宽限制网络化系统稳定性分析

基于数据包丢失和网络带宽限制研究了网络化系统稳定性问题.通信网络的特征通过数据包丢失、带宽和加性白噪声来体现.采用频域的方法得到了网络化系统稳定所需信噪比的最小(极限)值.该最小(极限)值说明了网络化系统稳定所需信噪比是由通信网络通道的丢包率、带宽、系统的不稳定极点的位置和非最小相位零点的位置决定.研究结果进一步揭示网络化系统稳定所需信噪比的最小(极限)值与系统本质特征(非最小相位零点的位置和不稳定极点的位置)和通信网络参数(数据包丢失和带宽)的关系.仿真结果说明该理论的正确性.     

含极点配置的H2/H∞控制在飞控系统中应用

H2/H∞控制方法是鲁棒控制理论中的一种重要的方法,并已经得到了一些应用.对含有极点配置的H2/H∞控制方法在飞行控制系统中的应用进行了研究,并以某推力矢量飞机纵向系统模型为例.在存在模型参数扰动时,基于线性矩阵不等式进行了含区域极点配置的H2/H∞控制飞行控制系统的设计.仿真结果表明,设计的飞行控制系统满足极点配置的要求,并且具有良好的动态品质,而且对脉冲干扰信号和白噪声干扰信号具有较强的抑制能力,从而使系统具有良好的稳态性能和鲁棒性能.由此验证了该设计方法的有效性和实用性.     

吸气式高超声速飞行器考虑控制约束的设计优化

为了能够获得性能卓越,可靠的吸气式高超声速飞行器(AHSV)设计,需要考虑其特殊动力学特性及控制系统的性能约束,研究面向控制系统设计的系统设计优化策略.首先,简要介绍了AHSV第1原理建模与参数化建模相关的问题与方法;其次,分析了AHSV系统模型与控制系统性能之间的约束耦合特性:系统模型的不稳定极点及其左特征向量与控制信号的饱和约束确定了反馈控制系统的零可控区域;系统模型右半平面(RHP)零极点对于反馈闭环系统灵敏度函数与补灵敏度函数具有峰值约束与带宽限制;最后,考虑系统模型与控制系统约束耦合的特性,根据选取的总体优化设计目标,介绍了系统本体与控制系统组合优化的相关策略.并简要分析了各优化策略的实用性及适用范围.对于AHSV考虑控制系统性能约束的优化设计提供了一种研究方法和设计思路.     

编解码和时延约束下的网络化控制系统最优跟踪性能

本文研究了具有丢包、时延、编解码等通信资源受限下多输入多输出离散时间网络控制系统的最优跟踪性能. 基于频域方法, 采用二元随机过程来模拟数据包丢失, 并假设信道噪声是加性高斯白噪声(AWGN), 推导了在丢包、信道噪声、时延和编解码影响下的跟踪性能极限. 采用单参数补偿器(SDOF), 利用互质分解、Youla参数化等工具得到了编解码和时延约束下的网络控制系统最优跟踪性能的显式表达式. 结果表明, 跟踪性能与对象的固有特性(非最小相位零点与不稳定极点的位置和方向)、时延、丢包率和AWGN 功率谱密度密切相关.     

含极点配置的Hi／H∞控制在飞控系统中应用

H2／H∞控制方法是鲁棒控制理论中的一种重要的方法,并已经得到了一些应用。对含有极点配置的H2／H∞控制方法在飞行控制系统中的应用进行了研究,并以某推力矢量飞机纵向系统模型为例,在存在模型参数扰动时,基于线性矩阵不等式进行了含区域极点配置的H2／H∞控制飞行控制系统的设计。仿真结果表明,设计的飞行控制系统满足极点配置的要求,并且具有良好的动态品质,而且对脉冲干扰信号和白噪声干扰信号具有较强的抑制能力,从而使系统具有良好的稳态性能和鲁棒性能。由此验证了该设计方法的有效性和实用性。     

线性多变量控制系统的干扰抑制性能极限:信息论方法

考察了受随机干扰的线性离散多变量时不变反馈控制系统中的不确定性和信息传输,从信息论的角度阐述了系统干扰抑制的性能极限.讨论中采用熵率和信息率作为系统干扰抑制的性能函数.针对调节问题,利用Bode积分定理将控制系统中的熵率和系统开环不稳定极点结合起来,修正了“变异度守恒定律”;针对跟踪问题,研究高斯系统中干扰与输出间的互信息率和系统闭环传递函数H_∞熵的关系,并在此基础上得出了系统干扰抑制的性能上界.     

输入约束系统的滚动时域输出反馈控制方法研究

This paper addresses the H∞ output feedback control problem for discrete-time systems with actuator saturation. Initially, a constrained H∞ output feedback control approach is presented in the framework of linear matrix inequalities (LMI) optimization. Under certain assumptions on the disturbance energy bound, closed-loop H∞ performance is achieved. Furthermore, the moving horizon strategy is applied to an online management of the control performance so that the closed-loop system can satisfy control constraints in the case of unexpected large disturbances. A dissipation constraint is derived to achieve the moving horizon closed-loop system dissipative. Simulation results show that the constrained H∞ controller works effectively under the disturbance assumption and that the moving horizon H∞ controller can trade-off automatically between satisfying control constraints and enhancing performance.     

多值逻辑系统Hα中的子代数理论

系统H_α是一个带有参数的系统,将参数α赋予不同的值,将会得到不同的多值逻辑系统。论文研究了多值逻辑系统H_α中的子代数理论,讨论了该系统子代数的特征及相关性质,为系统H_α的进一步研究奠定了基础。     

具有扇区有界非线性离散系统的可靠H∞滤波器设计: 一种LMI优化方法

针对一类具有非线性不确定离散非线性系统设计了可靠H∞滤波器. 设计的结果使得滤波误差系统在标称状态及具有传感器失效状态时不仅是渐进稳定的, 而且满足给定的H∞范数约束. 采用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术给出了滤波器存在的充分条件. 而且, 为了减少设计的保守性及得到更好的性能, 我们利用松弛变量来解耦Lyapunov矩阵及系统动态矩阵. 数值仿真例子说明设计方法的有效性.     

系统Hα中的子代数的广义重言式理论

将多值逻辑系统H_α（0≤α≤1）中的广义重言式理论进行推广,讨论其序稠密子代数的广义重言式理论,利用可达广义重言式概念在系统H_1/2的序稠密子代数中给出F（S）的一个分划,并把系统H_1/2中的相关结论推广到系统H_α（0≤α≤1）中。     

时滞系统方法的网络化H∞控制

针对网络控制系统的主要影响因素,建立包含网络诱导时延和数据丢包及错序等非理想网络状况的系统统一模型。以此为基础,对闭环网络控制系统进行了H_∞性能分析和H_∞控制器设计。由于采用新的时滞系统分析方法并考虑网络诱导时延的下界大于零这一事实,所设计的控制器具有较小的保守性和广泛的适应性。最后通过仿真例子,表明所得结果的正确性。     

离散时间系统量化动态输出反馈的H∞控制

本文研究了离散时间线性时不变系统的量化动态输出反馈 H 无穷控制问题. 所考虑的动态量化器由动态调节参数和静态量化器组成. 静态量化器范围具有一定的实际意义, 这一点在本文充分考虑. 首先, 在考虑量化误差影响的情况下, 本文给出了既依赖于控制器状态又依赖于系统测量输出的量化控制策略使得闭环系统渐进稳定且具有指定的 H 无穷性能指标. 然后, 在这一结果的基础上, 又提出了基于线性矩阵不等式的迭代的优化算法来优化静态量化器范围, 从而得到能保证系统 H 无穷性能需求且具有最小量化器范围的量化控制策略. 最后通过仿真例子验证了所提出方法的有效性.     

容错控制系统鲁棒H∞和自适应补偿设计

通过设计动态输出反馈控制策略研究线性时不变系统执行器故障下的鲁棒自适应容错H∞控制问题. 结合自适应技术和线性矩阵不等式(Linear matrix inequalities, LMI)技术, 设计一个控制策略同时实现系统的故障补偿控制和性能优化控制. 在设计中, 提出由自适应律在线调节控制增益方程补偿未知执行器故障和摄动; 并设计一个基于模式依赖李亚普诺夫方程的LMI条件解出控制参数及次优H∞性能. 所设计的动态输出反馈控制器可以处理一般执行器卡死故障, 并得到更少保守性的H∞性能指标. 此外, 一个更具挑战性的问题, 即通过自适应机构补偿故障致使系统多少性能退化得到论证. 所提方法的有效性由一个解耦线性化动态飞行器系统仿真验证.     

含有不确定时延网络控制系统的鲁棒H∞控制

研究了存在不确定时延的网络控制系统的鲁棒H_∞控制器设计方法。首先讨论了系统的建模问题,针对传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,考虑不确定时延小于一个采样周期的情况,网络控制系统可建模为一类具有不确定性的线性离散时延系统,利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式方法,推导出闭环控制系统渐近稳定且H_∞范数小于性能指标γ的充分条件,并给出动态输出反馈H_∞控制律设计方法。通过Matlab数值仿真,证明了该设计方法的有效性。     

一类基于滚动时域优化原理的多路控制器设计及其在活套控制中的应用

针对热连轧活套高度和张力的双输入双输出强耦合系统, 文中提出一类基于滚动时域优化原理的多路控制策略. 基于滚动优化原理, 在每一个周期内, 顺序求解子系统的控制律后及时更新系统. 从H∞观点出发, 将解耦问题转化为干扰抑制和多目标优化问题, 能够减轻计算机的负担, 提高控制系统的性能. 仿真结果证实了该方法具有良好的解耦效果和控制性能.     

于非仿射非线性模型的AC/DC系统H∞鲁棒控制器设计

讨论了交直流联合输电系统的 H∞ 鲁棒控制问题. 首先对交直流输电系统提出一种五阶非仿射非线性不确定控制模型, 该模型能综合反映交直流系统的动态特性. 基于该模型采用分层控制思想设计了系统的 H∞ 鲁棒控制器, 通过对直流系统换流器触发角的控制实现系统内部稳定和鲁棒性能的提高. 仿真结果验证了控制策略的有效性.