基于LMI的一体化鲁棒主动容错控制器设计

针对一类发生执行器故障的非线性系统,提出基于线性矩阵不等式(LMI)的一体化鲁棒主动容错控制器设计方法.首先,设计含自适应律的鲁棒滑模观测器,并将观测器设计方法转化为LMI约束下的凸优化问题,进而实现执行器故障的鲁棒重构;然后,提出基于状态及故障估计的一体化主动容错控制器,同时通过LMI给出控制器增益解算方法;最后,通过数值算例验证容错控制器设计方法的有效性.     

输出时滞双率采样系统的鲁棒迭代学习控制

针对一类带有输出时滞的单输入单输出双率采样系统,提出一种鲁棒迭代学习控制算法.首先,利用提升技术将带有输出时滞的双率采样系统转化为无时滞形式的慢速率采样的状态空间模型,并基于二维(2D)系统理论,将迭代学习控制过程转化为等价2D模型;然后利用线性矩阵不等式(LMI)技术,给出确保系统稳定的充分条件和鲁棒控制器设计方法;最后,通过3层液位贮槽系统的液位控制仿真验证所提出方法的可行性和有效性.     

基于输出反馈的鲁棒容错D-稳定性分析

研究线性不确定系统基于输出反馈的鲁棒容错控制问题.基于连续型执行器故障模式,利用线性矩阵不等式LMI,给出了系统基于输出反馈的鲁棒容错D-稳定的充分条件,并把控制器的设计方法归结为求解一族线性矩阵不等式组.与常规的方法相比,给出的控制器不仅保证闭环系统对执行器故障具有完整性,并且使闭环系统的极点配置在指定区域D中.通过仿真示例表明,无论执行器发生故障与否,得到的基于输出反馈的鲁棒容错控制器均保证闭环系统是D-稳定的,从而验证了所提出设计方法的有效性.     

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.     

考虑执行机构饱和的轧机速度鲁棒控制

针对具有执行机构饱和特性和有界干扰的轧机速度被控对象,给出了闭环系统满足不变性及L2干扰抑制性能的充分条件,然后基于线性矩阵不等式(LMI)方法设计了直流电机驱动的轧机速度系统状态反馈鲁棒控制器.仿真结果表明,所设计的轧机速度鲁棒控制系统跟踪误差随着饱和度λ的增大而增大.为保证系统具有优良的跟踪性能,通常选取较小的λ.所设计的状态反馈鲁棒控制系统具有较好的干扰抑制性能和鲁棒稳定性,对时变复合信号也能获得有效跟踪.     

基于鲁棒可靠性的不确定时滞系统最优H∞控制器设计

用区间变量描述控制系统参数的不确定性,提出了不确定时滞系统鲁棒H_∞控制的鲁棒可靠性方法,基于鲁棒可靠性的不确定时滞系统最优状态反馈H_∞控制器设计方法,将系统的最优控制器设计归结为基于线性矩阵不等式(LMI)的优化问题．所设计的控制器可以在满足对所有不确定性鲁棒可靠的前提条件下,具有最优的H_∞鲁棒性能,并能在控制系统的设计中综合考虑控制性能、控制代价和鲁棒可靠性．数值算例说明了所提方法的有效性和可行性．     

不确定离散线性系统的鲁棒单调反馈–前馈迭代学习控制

针对一类不确定离散线性系统,提出一种沿迭代方向鲁棒单调收敛和沿时间方向有界输入有界输出(bouned-input bounded-output,BIBO)稳定的反馈–前馈迭代学习控制策略.首先,将不确定反馈–前馈迭代学习系统表示为不确定二维Roesser模型系统;然后,把二维系统沿迭代方向的鲁棒单调收敛问题转化成一维系统的H∞干扰抑制控制问题,并给出系统的稳定性证明和用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)表示的沿迭代方向鲁棒单调收敛的充分条件,该LMI充分条件不仅可以用于确定反馈–前馈控制器的增益矩阵,而且还可以保证系统沿时间轴方向是BIBO稳定的;最后,仿真结果证明了该反馈–前馈迭代学习控制策略的有效性.     

不确定广义系统鲁棒镇定控制器的设计

讨论了线性定常广义系统的稳定性, 给出了这种系统H_∞ 范数形式的稳定性判据, 在此基础上, 利用线性矩阵不等式 (LMI)方法讨论了含有不确定参数的线性广义控制系统的鲁棒镇定问题, 并相应地给出了鲁棒镇定控制器的设计.     

非线性不确定中立型系统的鲁棒H∞控制

考虑系统外界干扰、系统参数摄动等非线性扰动环节对中立型时滞系统的H∞影响,提出基于Lyapunov稳定性理论的鲁棒H∞控制器的设计思想.利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了该类具有状态非线性不确定性中立型时滞系统的鲁棒∞控制器的设计实例.在非线性不确定函数满足增益有界的条件下,得到了该类时滞系统满足鲁棒∞性能的一个充分条件.通过求解一个线性矩阵不等式LMI,即可获得鲁棒∞控制器.仿真结果表明了基于Lyapunov稳定性理论,LMI技术设计的控制器克服了系统外界非线性干扰或系统本身非线性参数摄动的影响,实现了闭环系统的H∞性能条件下的渐近稳定,满足了该系统鲁棒H∞控制的要求.     

基于模糊T-S模型的非线性系统的H∞鲁棒容错控制

研究一类具有不确定和时滞的非线性系统的H鲁棒容错控制问题.采用T-S模糊模型来描述非线性系统,在系统执行器失效的情况下,建立故障矩阵模型;通过引进自由加权矩阵,基于Lyapunov稳定性理论和LMI(线性矩阵不等式)方法,给出系统H鲁棒容错控制器存在的充分条件,保证了系统的鲁棒稳定性,仿真实例验证了该方法的有效性.     

执行器故障时变系统的PID迭代容错控制

对存在执行器故障的连续线性时变系统，给出了PID型迭代学习容错控制律的收敛条件。对连续时变故障系统设计了一种PID迭代学习容错控制律，在[λ]范数意义下给出了故障系统PID型迭代容错控制器收敛的充要条件；基于Schur补原理和不等式变换，将容错控制器收敛条件转换成线性矩阵不等式，当迭代学习收敛速度设定时，基于线性矩阵不等式能快速确定最优迭代控制增益，避免了迭代控制增益设置的盲目性。旋转控制系统的数值仿真，验证了PID迭代容错控制器优良的容错性能和跟踪性能。     

离散重复过程的有限频率范围迭代学习容错控制

针对一类执行器故障不确定离散重复过程, 提出一种有限频率范围的迭代学习容错控制算法. 通过定义故障系数矩阵和输出跟踪系统的等价二维模型, 沿故障系统的时间轴和批次轴设计迭代学习被动容错控制器, 以线性矩阵不等式形式分别给出基于KYP 引理的全频、分频区域重复控制系统稳定的充分必要条件, 同时保证故障系统在时域和频域范围内的容错性能. 最后, 以重复注塑过程的注射速度控制仿真验证了所提出分频控制算法的有效性.

     

轧机厚控系统时滞相关鲁棒容错H∞控制器设计

研究了轧机厚控系统时滞相关鲁棒容错控制问题.轧机厚控系统实际足一个线性不确定时滞系统,考虑其可能发生的执行器增益故障,利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法和线性矩阵不等式,给出了厚控系统时滞相关鲁棒容错控制器存在的充分条件,并给出了控制器的设计方法.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...     

数据丢失对迭代学习控制的影响分析

针对一类线性系统,分析数据丢失对迭代学习控制算法的影响.首先基于lifting方法给出跟踪误差渐近收敛和单调收敛的条件,并分析收敛速度与数据丢失率的关系,结果表明收敛速度随着数据丢失程度的增加而变慢.其次,为抑制迭代变化扰动的影响,给出一种存在数据丢失时的鲁棒迭代学习控制器设计方法,并将控制器设计问题转化为求取线性矩阵不等式的可行解.仿真示例验证了理论分析的结果以及鲁棒迭代学习控制算法的有效性.

     

Robust design of feedback feed-forward iterative learning control based on 2D system theory for linear uncertain systems

For a class of linear discrete-time uncertain systems, a feedback feed-forward iterative learning control (ILC) scheme is proposed, which is comprised of an iterative learning controller and two current iteration feedback controllers. The iterative learning controller is used to improve the performance along the iteration direction and the feedback controllers are used to improve the performance along the time direction. First of all, the uncertain feedback feed-forward ILC system is presented by an uncertain two-dimensional Roesser model system. Then, two robust control schemes are proposed. One can ensure that the feedback feed-forward ILC system is bounded-input bounded-output stable along time direction, and the other can ensure that the feedback feed-forward ILC system is asymptotically stable along time direction. Both schemes can guarantee the system is robust monotonically convergent along the iteration direction. Third, the robust convergent sufficient conditions are given, which contains a linear matrix inequality (LMI). Moreover, the LMI can be used to determine the gain matrix of the feedback feed-forward iterative learning controller. Finally, the simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed schemes.     

执行器饱和不确定NCS 非脆弱鲁棒容错控制

针对存在时变时延和丢包的不确定网络化控制系统(NCS), 同时考虑执行器饱和、控制器参数摄动以及非线性扰动等约束, 研究执行器发生结构性失效故障时系统的鲁棒容错多约束控制问题. 基于时滞依赖Lyapunov 方法和容错吸引域定义, 采用状态反馈控制策略推证出了闭环故障不确定网络化控制系统稳定的少保守性不变集充分条件, 并给出了非脆弱鲁棒容错控制器的设计方法以及最大容错吸引域的估计. 仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

     

基于特征结构配置的二阶线性系统鲁棒容错控制设计

研究基于特征结构配置的二阶线性系统鲁棒容错控制设计问题,目的是重新设计状态反馈控制律,使得故障闭环系统和正常闭环系统具有相同的特征值.两闭环系统的特征向量依最小二乘法接近,而且能通过极小化灵敏度指标提高系统的鲁棒性.基于状态反馈特征结构配置的参数化结果,将系统灵敏度指标优化问题转化为含有约束条件的优化问题,并提出了鲁棒容错控制设计方法.数值算例及其仿真结果验证了所提出设计方法的有效性.     

变体飞行器平滑切换LPV 鲁棒控制

针对一类变体飞行器控制问题, 提出一种平滑切换线性变参数(LPV) 鲁棒控制器设计方法. 建立变体飞行器切换LPV 模型, 设计平滑切换控制器, 其中偶数子系统控制器由相邻两个子系统控制器线性插值得到. 给出保证切换LPV 系统指数稳定且具有一定鲁棒性能的充分条件, 由于考虑了调参变量的渐变特性, 所得切换律没有平均驻留时间的限制. 仿真结果表明, 所提出方法使得飞行器系统既具有良好的稳定性和鲁棒性, 又能实现平滑切换.

     

非匹配不确定离散系统的无抖振积分滑模控制

针对一类非匹配不确定离散系统, 设计一种无抖振离散积分滑模控制器. 为了抑制非匹配不确定性对系统的影响, 采用线性矩阵不等式方法设计一种新型的切换函数和对应的滑模控制律, 并证明了闭环系统的Lyapunov 稳定性. 同时, 引入饱和函数设计控制器, 使系统状态在积分滑模面的某个小邻域内做准滑模运动, 并通过合理选择饱和函数的边界层厚度, 使控制信号不含任何抖振. 理论分析和数值仿真验证了所提出方法的有效性.

     

非线性迭代学习算法在机器人上肢康复中的应用

针对上肢康复机器人轨迹跟踪控制中存在的患者痉挛扰动非线性及不确定性问题, 结合康复机器人系统执行具有重复性的特点以及迭代学习算法特有的性质, 提出一种非线性迭代学习控制算法, 改进了机器人常用的线性动力学控制系统, 使得在模型信息不精确以及只有角度信息可测的情况下, 也能获得良好的轨迹跟踪性能; 应用Lyapunov 稳定性理论和LaSalle 不变性原理证明了闭环系统的全局渐近稳定性. 仿真结果表明, 所提出的非线性迭代学习控制具有良好的控制性能.