一阶时滞系统线性自抗扰控制器参数稳定域分析

当使用线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection controller,LADRC)控制时滞系统时,闭环系统的稳定性与控制器参数的选取有较大的关系.如何定量求取线性自抗扰针对时滞系统的参数稳定域还没有有效的方法.本文针对线性自抗扰控制器控制一阶时滞系统,利用双轨迹法精确求解出了线性自抗扰控制器参数的稳定域.该方法利用双轨迹的图形性质,有效地将求解具有时滞的控制系统闭环特征方程根的分布问题转化为求解双轨迹交点频率的问题,从而得到能够保证闭环系统稳定性的控制器参数稳定域.求得的稳定域为时滞系统线性自抗扰控制器的整定提供了理论依据.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

基于LMI 的线性时滞系统输出动态反馈镇定

考虑线性时滞系统的输出动态反馈镇定问题.利用自由参数矩阵对闭环系统进行适当变换,并结合相应的Lyapunov-Krasovskii泛函得到了时滞相关的控制器存在性判据.利用控制器参数化方法,将控制器参数与泛函参数的求解归结为线性矩阵不等式解的形式,从而克服了时滞无关性及求解非凸优化问题所导致的保守性.仿真算例验证了结论的有效性.     

基于参数辨识的自适应时滞混沌系统同步

在同步控制器的研究中,估计系统的未知参数是实现混沌同步必须解决的关键技术,研究参数不确定情况下为了时滞混沌系统的同步.根据Lyapunov-krasovskii泛函理论,研究了一类参数不确定的多维时滞混沌系统同步问题.采用参数辨识与自适应技术,通过数学推导证明,分别设计了时滞同步控制器和参数自适应律.以三维和四维时滞混沌系统为例,通过仿真,证明系统能达到较满意的同步效果,并且未知参数能够得到较好的辨识,说明设计方法具有有效性和普适性.     

不确定时滞系统执行器故障模式下的满意容错控制

针对含有不确定参数的离散时滞系统,在执行器增益故障情况下,研究了含时滞记忆的状态反馈满意容错控制器的设计问题.在采用合理的执行器故障描述条件下,分别给出了无外界扰动输入时含有时滞记忆和无时滞记忆状态反馈鲁棒容错控制器的存在条件;进一步给出了在H∞扰动衰减指标约束下,含有时滞记忆和无时滞记忆状态反馈鲁棒容错控制器的设计方法.仿真算例验证了该方法的有效性.     

执行器失效不确定时滞系统的指定衰减度鲁棒可靠控制

针对一类含有时变时滞的不确定参数线性系统,研究了在执行器发生故障情况下的鲁棒可靠控制器设计问题.系统中的参数不确定性满足广义匹配条件,时变时滞的大小及其变化率有界,并假设故障执行器元件的输出为零.经过适当的模型变换,将原系统的鲁棒指数镇定问题转化为另一个等价系统的鲁棒镇定问题.根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,分别给出了鲁棒可靠控制器存在的时滞无关和时滞相关充分条件.仿真结果表明了该控制器设计方法的有效性.     

参数不确定时滞系统的鲁棒P ID 控制

提出一种简单而有效的参数不确定时滞系统鲁棒PID控制器设计方法．通过在kp-ki平面上绘制稳定边界线,确定稳定的PID控制器参数区域;推导了一阶不稳定时滞系统PI控制器和PID控制器的存在性条件;基于推广到时滞系统的棱边定理,确定所有鲁棒PID控制器参数集．仿真实例表明了该方法的优越性．     

时滞分布参数系统中和控制器设计

首先给出中和控制器设计思路,针对具有时滞特性的分布参数系统,设计中和控制器,讨论此类系统的稳定问题.利用Lyapunov稳定性理论并结合矩阵不等式处理方法,得出具有时滞特性分布参数系统稳定中和控制器存在的充分条件.最后结合所给条件,给出一个数值仿真说明其有效性.     

一类具有连续分布时滞的分布参数系统的反馈控制

针对一类同时具有变时滞和连续分布时滞的分布参数系统的状态反馈控制问题进行了研究,通过选择适当的Lyapunov-Krasovskii函数,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,得到了变时滞闭环系统渐近稳定的一个充分条件.设计了无记忆的状态反馈控制器,使得在一个正定矩阵存在的条件下,闭环系统是可镇定的,从而得到了常时滞分布参数系统可镇定的一个推论.最后,通过一个数值仿真例子说明了所给出设计方法的可行性和有效性.     

具有多输入时滞的不确定广义系统的时滞相关鲁棒镇定

研究具有多输入时滞及参数不确定性的广义系统的时滞相关鲁棒镇定问题. 首先利用LMI给出相应的标称系统的时滞相关镇定准则. 然后, 基于这个准则, 设计状态反馈控制器, 使得对任何允许的不确定参数相应的闭环系统是正则, 稳定, 无脉冲的. 最后的数值算例表明所提方法是有效的.     

一种时滞过程内模PID控制器鲁棒整定方法

针对典型的一阶时滞（FOPTD）、二阶时滞（SOPTD）以及一阶时滞积分（FODI）过程,提出了一种简便的内模PID控制器设计和参数整定方法。 用一阶泰勒级数逼近系统模型的时滞项,导出内模PID控制器参数表达式,且仅有一个可调参数β,该可调参数与系统的动态性能和鲁棒性直接相关。基于控制系统的鲁棒性能指标给出了控制器可调参数β进行鲁棒整定的解析表达式。仿真结果表明,该方法可使系统同时获得良好的设定值跟踪特性、扰动抑制特性和克服参数变化的鲁棒性。        

Stabilization of large-scale systems via observer–controller compensators: frequency domain approach

This paper is concerned with the stabilization or large-scale systems via an observer–controller compensator. The overall system is considered as a decentralized form containing many linear time-invariant multivariable subsystems. Using both the M-matrix property and analysis of the input-output stability, a new stability criterion for large-scale systems controlled by observer–controller compensators is derived. Finally, based on this stability criterion, a design algorithm is proposed for finding a stabilizing observer–controller compensator for large-scale systems.     

Stable and optimal fuzzy control of linear systems

A number of stable and optimal fuzzy controllers are developed for linear systems. Based on some classical results in control theory, we design the structure and parameters of fuzzy controllers such that the closed-loop fuzzy control systems are stable, provided that the process under control is linear and satisfies certain conditions. It turns out that if stability is the only requirement, there is much freedom in choosing the fuzzy controller parameters. Therefore, a performance criterion is set to optimalize the parameters. Using the Pontryagin minimum principle, we design an optimal fuzzy controller for linear systems with quadratic cost function. Finally, the optimal fuzzy controller is applied to a ball-and-beam system     

线性不确定系统的鲁棒稳定控制器设计

对于满足匹配条件的线性不确定系统,本文根据Lyapunov稳定性原理给出一种鲁棒稳 定控制器的设计方法,这种方法可以设计鲁棒稳定控制器对于标称系统是最优的.本文还将 这种方法推广到不满足匹配条件的线性不确定系统,并给出数值例子说明了这种方法的有效 性.     

Trajectory-based design of robust non-fragile controllers for a class of uncertain linear continuous-time systems

This paper deals with a design problem of robust non-fragile stabilizing controllers for a class of uncertain linear continuous-time systems. The proposed design approach of robust non-fragile controllers is based on computation of the trajectory for the uncertain linear system and differs from the existing methods based on quadratic stabilization via Lyapunov criterion. In this paper, we show that sufficient conditions for asymptotical stability of the linear system with uncertainties and controller gain variations, and a LMI-based design algorithm of a robust non-fragile controller. Furthermore, we extend the result to the design problem of decentralized robust non-fragile controllers for a class of uncertain large-scale interconnected systems. Finally, the effectiveness of the proposed design scheme of robust non-fragile controllers is shown through illustrative examples.     

输入饱和下非线性系统的事件触发控制器设计

本文研究了具有输入饱和的非线性系统事件触发控制策略设计问题.首先,针对输入饱和下非线性系统,建立混杂系统模型.其次,当非线性函数满足Lipschitz条件下,给出闭环混杂系统局部一致渐近稳定性的稳定判据,并设计了事件触发饱和控制器.然后,当非线性函数满足扇区条件时,给出闭环混杂系统框架下满足局部一致渐近稳定性的LMI条件,并设计了事件触发饱和控制器.进一步地,在事件触发饱和控制器作用下,分析了非线性系统的半全局鲁棒镇定性.最后,结合两个仿真实例说明了所提出事件触发控制策略的有效性.     

线性不确定中立型时滞系统的鲁棒二次性能

研究具有非匹配条件的范数有界线性不确定中立型时滞系统的稳定和二次性能控制问题．基于Lyapunov方法，提出了系统鲁棒渐近稳定并满足给定二次性能指标的时滞相关型条件，该条件等价干线性矩阵不等式(LMI)可解性问题，并根据LMI的可行解，构造了状态反馈控制器设计方法．     

含区间时变时滞的线性不确定系统非脆弱鲁棒控制

针对一类时滞是时变的且属于一个已知区间的线性系统,利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,结合积分不等式方法,以线性矩阵不等式的形式,给出了区间时滞线性系统的时滞相关鲁棒稳定性准则,并设计了非脆弱鲁棒控制器。数值算例表明,所得结论是有效的,具有更低的保守性。     

不确定离散时间系统鲁棒稳定控制

根据Lyapunov稳定性定理,针对不确定离散时间系统鲁棒稳定状态反馈控制问题,提出 一种方法,即通过不确定矩阵秩1分解,计算加权矩阵,沿用线性最优调节器问题的Riccati代 数方程,设计鲁棒稳定调节器,并讨论了控制矩阵的不确定程度与鲁棒稳定调节器的存在性关 系问题.     

On robustness and stabilization of linear systems with delayednonlinear perturbations

In this paper, by employing a Razumikhin-type theorem, a robust stability criterion for a class of linear systems subject to delayed time-varying nonlinear perturbations is given. Then, stabilization of a class of linear systems subject to mismatched delayed time-varying nonlinear perturbations by linear controller is considered. For such systems, conditions which ensure closed-loop asymptotic stability are given. Numerical examples are given to illustrate the results     

基于LMI的非线性摄动系统鲁棒绝对稳定性判据

讨论了前馈通道同时存在对象和控制器的范数摄动,而反馈通道存在扇区非线性的摄 动系统的稳定性问题.基于H∞理论和LMI方法,得到了一组由线性矩阵不等式表达的充分性 条件,建立了判断非线性摄动系统鲁棒绝对稳定性的新判据.