具有通用性能指标的多变量自校正控制器*

本文讨论了一类多变量自校正控制器,给出了最优控制律及给定闭环极点时,确定加权多项式阵P(z~(-1)),Q(z~(-1))和消除静差求解加权多项式阵R(z~(-1))的算式。当系统参数未知且缓变时,应用递推最小二乘法即可求得所需的控制器参数。     

基于遗传算法的最优控制加权阵的设计

遗传算法作为一种全局优化算法在自动控制领域得到了广泛的应用，在线性二次型最优控制设计中加权阵的选择是一项既重要又困难的工作，提出一种根据系统瞬态响应这一具有直接工程意义的品质指标，通过遗传算法来确定线性二次型最优控制加权阵的设计方法。根据这样确定的加权阵设计的最优控制器可实现闭环系统具有所期望的响应特性，且满足最优性以保证闭环系统的渐近稳定性及具有较大的稳定裕量。通过一个单输入单输出三阶系统的仿真实例说明了此方法的可行性与有效性。     

基于不同加权因子的随机多模型自适应控制

针对一类噪声方差未知的随机系统,基于不同加权因子设计多个参数辨识器辨识模型参数,在此基础上,构成多模型自适应控制器.在每个采样时刻基于指标切换函数选择最佳辨识模型.并将基于此最佳模型设计的控制器切换为当前控制器.同时,证明了多个模型控制器之间相互切换时整个闭环系统是全局收敛的.仿真结果表明,同单一自适应模型控制器相比,这种基于多个不同加权因子的多模型自适应控制器在模型参数发生跳变时可很好地改善被控对象的控制品质.     

基于混沌变量的LQR控制器权矩阵优化设计

针对线性二次最优控制中加权矩阵难以确定的问题,引入一种系统瞬态响应这一具有直接工程意义的品质指标,提出基于logistic混沌变量的LQR权矩阵优化设计方法,为改善混沌变量大范围寻优效果不明显的不足,引入了混沌局部细搜索,找出全局最优值.根据该方法确定加权阵设计的最优控制器,可实现闭环系统具有所期望的动态特性,能保证闭环系统的渐进稳定性,且具有较大的稳定裕度.最后,通过一个SISO三阶系统的仿真实列,表明了该方法的可行性和优越性.     

多变量极点配置自校正控制器

本文讨论了一种新的具有指定极点的多变量自校正控制器的设计方法。它改进了文献所提出的算法。该算法能够控制非最小相位系统,开环不稳定系统和B_0阵为奇异的不同时延系统,即可在线配置闭环极点又可离线配置闭环极点。同时,本文还表明文献给出的算法可以认为是本文结果的特例。最后给出计算机仿真结果,说明这种控制器的实用性和有效性。     

基于不同加权因子的随机多模型自适应控制

针对一类噪声方差未知的随机系统,基于不同加权因子设计多个参数辨识器辨识模型参数,在此基础上,构成多模型自适应控制器.在每个采样时刻基于指标切换函数选择最佳辨识模型,并将基于此最佳模型设计的控制器切换为当前控制器. 同时,证明了多个模型控制器之间相互切换时整个闭环系统是全局收敛的 .仿真结果表明,同单一自适应模型控制器相比,这种基于多个不同加权因子的多模型自适应控制器在模型参数发生跳变时可很好地改善被控对象的控制品质.

     

最优迭代学习控制的鲁棒稳定性及其在注塑机控制中的应有

提出了一种鲁棒最优迭代控制器的设计方法.对于任意有界的参考输出和不确定的初 始值,建立了由最优迭代学习控制器保证闭环系统有界输入有界输出(BIBO)鲁棒稳定性的充要 条件.实际应用中可根据不确定初始设定值和干扰对加权矩阵进行调整,从而保证闭环系统性能 随迭代过程的进行而得到改进.在注塑机控制中的应用验证了本文结论的有效性.     

隐式多变量广义自校正控制器

本文提出了具有在线选择加权阵的两种多变量自校正控制器.加权阵的在线选择和自校 正控制算法都采用隐式方案来实现.本文还证明了该自校正控制器具有全局收敛性.     

加权函数阵与闭环零极点

加权函数阵与闭环零极点＠张本勇＠裘聿皇￥中国科学院自动化研究所Ｈ＿∞控制，混合灵敏度问题，加权函数阵加权函数阵与闭环零极点张本勇裘聿皇（中国科学院自动化研究所北京１０００８０）关键词Ｈ∞控制，混合灵敏度问题，加权函数阵１）国家自然科学基金资助项目．收稿日期...     

最优二次型渐近设计法及其应用

本文探讨了用闭环系统预期特征值及特征向量确定加权阵,及依靠最优调节器的渐近特 性确定Riccati代数方程迭代解起始阵的方法.据此提出了线性系统最优二次型渐近设计法, 编写了设计程序,实验结果表明方法是可行的.     

带有执行器饱和的变时滞Markovian 跳变系统的DOBC控制

针对一类转移概率部分未知的Markovian跳变系统,考虑系统中存在时变时滞以及执行器饱和的情况,研究此类系统基于干扰观测器的抗干扰控制(Disturbance-observer-based-control,DOBC)问题.首先,分析带有扰动估计误差的闭环系统的随机稳定性,通过构建适当的模态依赖型Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函并引入自由权矩阵,给出闭环系统的随机稳定性判据;然后,将控制器增益以及观测器增益的求解问题转化为带有线性矩阵不等式约束的可行性问题,并通过迭代优化算法得到最大吸引域的估计值;最后,通过仿真算例,验证所提出方法的正确性和有效性.     

Reduced order controller design for discrete time systems

Robust discrete control system design techniques and model reduction are discussed. A new linear quadratic guussian/loop transfer recovery procedure for discrete time systems is presented. In this technique, a full-state feedback or an output injection feedback is designed which has the desired loop shape, and then recovered by a realizable linear quadratic gaussian controller. To do this, results that show the effects of the weighting matrices (noise intensities) on linear quadratic regulator (Kalman-Bucy filter) return difference and inverse-return difference arc derived and a procedure to recover the linear quadratic regulator loop transfer function is described. The complexity of the resulting controller is then reduced without causing closed-loop instability. Two methods for model reduction are considered. The first is the discrete balanced realization and the second is P frequency weighting technique where it is possible to vary the approximation accuracy with frequency. The controller design and reduction techniques are illustrated by designing a reduced order controller for an 8th order lumped inertia flexible mechanical system.     

Observations-weighted controllers for linear stochastic systems using a dual criterion: the multivariable case

The solution of a dual criterion observations-weighted control problem is obtained, using the polynomial equation approach, for linear, stochastic, multivariable, discrete-time systems. The system model involves input disturbance, and reference and coloured measurement noise signals. The dual criterion considered here includes the sensitivity functions in addition to the usual observations-weighted cost function. It is shown that the observations-weighted controller presented guarantees the internal stability of the closed-loop system, even in a light control for non-minimum-phase plants, whenever the sensitivity and/or complementary sensitivity weighting matrices are non-zero. The controller is also effective for improving the robustness of the usual observations-weighted controller, but has comparable computation loads to the dual criterion linear quadratic gaussian (LQG) controller in a general situation.     

随机系统的多模型直接自适应解耦控制器

针对多变量离散时间随机系统, 提出了一种采用广义最小方差性能指标的多模型直接自适应解耦控制器. 该多模型控制器由多个固定控制器和两个自适应控制器构成. 固定控制器用以覆盖系统参数的可能变化范围, 自适应控制器用以保证系统的稳定性和提高暂态性能. 该多模型控制器利用矩阵的伪交换性和拟Diophantine方程性质, 基于广义最小方差性能指标, 将随机系统辨识算法和最优控制器设计相结合, 直接辨识出控制器的参数, 通过广义最小方差性能指标中加权多项式的选取,不但实现了多变量系统的动态解耦控制, 而且消除了稳态误差、配置了闭环极点. 文末给出了全局收敛性分析. 仿真结果表明该方法明显优于常规自适应控制器.     

不确定离散广义系统的时滞相关非脆弱无源控制

针对不确定离散时滞广义系统，研究其时滞相关鲁棒严格无源、渐近稳定性以及相关的非脆弱控制问题．首先利用线性矩阵不等式（LMI）和自由权矩阵的概念，分析了离散广义系统时滞相关严格无源以及渐近稳定性的条件；然后讨论不确定离散广义系统的时滞相关鲁棒严格无源和渐近稳定性，并讨论具有加性非脆弱反馈控制设计使得闭环系统满足相应性能，同时给出控制器的构造方法；最后通过数值算例说明该方法的有效性．     

不确定飞行控制系统中断故障检测与分离

研究不确定飞行控制系统执行器中断故障检测与分离问题,同时设计了状态反馈控制器和检测器,在保证闭环控制系统稳定的前提下,通过设计的检测器对系统状态进行重组以产生残差进而检测执行器的中断故障。此外,通过设计一组分离器,可以确定出执行器发生故障的位置。最后,通过研究一个飞行控制系统模型验证了所提出方法的有效性。     

关于确定加权矩阵的两个定理

给定一线性连续或离散时间系统以及与其对应的二次型性能指标函数,文中证明了在系统的开、闭环特征多项式,系统的系数矩阵以及二次型性能指标函数中的加权矩阵之间存在一组确定的显式关系.根据这组关系,满足期望闭环特征值要求的加权矩阵的确定问题变为求解一组具有二次变量的非线性方程组.对于高阶系统,用数值方法求解该方程组也是十分方便的.     

一种新的最优极点配置方法

本文从LQ逆问题着眼提出了一种新的最优极点配置方法,推导了加权矩阵Q和R与开环特征多项式、最优闭环特征多项式之间的关系。只要给定一组期望的闭环极点,即可确定与之对应的加权矩阵Q和R,从而得到一个具有指定极点的最优控制系统。     

Weighting Restriction for Intravenous Insulin Delivery on T1DM Patient via $H_{infty}$ Control

A weighting restriction with frequency components is proposed for the insulin delivery on Type 1 Diabetics Mellitus (T1DM) towards the control of the blood glucose level. The weighting restriction is stated from a model of healthy subjects which includes a rate for insulin delivery. The frequency components are incorporated via a transfer function from the plasma glucose to the free-plasma insulin such that a H _infin-based controller is designed. In this way, the control synthesis involves the frequency components on which a healthy pancreas delivers insulin for the glucose homeostasis. In order to test controller performance, a dynamical model of an actuator is also included in the closed-loop system to add its effects in the closed-loop evaluation of the H _infin -based controller. The actuator is a pump to deliver of an insulin infusion according with the rate computed by the controller. Note that the contribution is particularly focused on T1DM; however, the inclusion of weighting restriction can be used also onto critical care conditions.