奇异摄动系统的H∞控制: 基于奇异系统的方法

实际系统的奇异系统模型往往通过忽略系统的奇异摄动系统模型微分项系数矩阵中的小时间参数得到.然而, 传统的奇异系统控制器设计很少考虑微分项系数矩阵的摄动. 本文拓展了现有奇异系统输出动态反馈H_∞控制器的设计, 使得当实际闭环系统中存在小时间参数时, 仍然能保持稳定并且满足一定的H_∞性能指标. 仿真算例说明了本文提出方法的有效性.     

不确定多通道奇异时滞系统分散H∞控制

针对不确定多通道奇异时滞大系统, 研究其分散鲁棒H_∞控制问题. 假定不确定性是时不变、范数有界. 基于奇异系统Lyapunov稳定性理论, 通过设定Lyapunov-Krasovskii矩阵为合适的块对角结构, 推导出了使不确定多通道奇异时滞大系统可鲁棒镇定, 且满足一定的扰动水平的充分条件即一组线性矩阵不等式(LMIs)有可行解. 给出了具有期望阶数的分散输出反馈H_∞控制器的设计方法.     

H2/H∞保性能控制理论在静止无功发生器控制中的应用

利用H₂/H_∞保性能控制理论和直接反馈线性化, 给出了单机无穷大系统中, 具有参数摄动的静止无功发生器(STATCOM)的非线性控制模型. 使用MATLAB软件得出H₂/H_∞保性能控制律, 表示为线性矩阵不等式(LMI).在扰动及参数摄动的条件下进行了仿真. 结果表明这种控制方法同时具有鲁棒性和最优性能, 降低了单纯H_∞控制方法的保守性, 提高了电力系统的稳定性, 并满足电压精度的要求.     

磁耦合谐振无线电能传输系统的输出鲁棒控制

磁耦合谐振无线电能传输系统的负载和谐振参数会因为受到外界环境的影响而发生变化, 系统工作频率发生随机漂移, 导致模型参数存在不确定性. 针对参数不确定下的输出鲁棒控制问题, 本文基于H_∞控制理论, 应用Matlab鲁棒控制工具箱设计H_∞控制器, 并基于结构奇异值法分析了闭环系统的鲁棒稳定性与鲁棒性能. 结果表明, 在H_∞控制器的作用下, 实现了闭环摄动系统的输出鲁棒控制, 并为此类高阶非线性不确定闭环系统提供了一种通用的控制器设计方法.     

不确定模糊Delta算子系统的鲁棒H∞控制

研究了一类T-S模糊Delta算子系统的鲁棒H_∞控制问题.首先利用LMI形式给出了模糊Delta算子系统鲁棒镇定的充分条件,然后构造了可使闭环系统鲁棒稳定且对可允许的参数变化满足H_∞性能的状态反馈控制律.本文结果统一了连续与离散模糊系统的鲁棒H_∞镇定设计结论,数值算例说明了方法的可行性.     

奇异摄动系统的鲁棒控制与仿真研究

研究参数不确定奇异摄动系统的状态反馈镇定问题,得到基于线性矩阵不等式（LMI）的系统状态反馈可镇定的充分条件,给出状态反馈控制器的设计算法。算例验证了该方法的可行性与有效性。而且,这种方法同时适用于标准奇异摄动系统和非标准奇异摄动系统的控制。最后通过例子进行了详细的仿真研究。     

不确定性奇异时滞系统的鲁棒H∞控制

研究了含不确定性线性奇异滞后系统的鲁棒H_∞控制问题.其中不确定性是范数有界的.为此首先给出了相应的无控制标称系统内稳定且满足H_∞范数界的一个充分条件.然后讨论了含不确定性奇异滞后系统鲁棒H_∞控制问题有解的一个充分条件,并同时给出了控制器的设计,控制器可由线性矩阵不等式解得.最后举例说明本文方法的正确性.     

时滞模糊奇异摄动系统的H2次优控制

引入了时滞模糊奇异摄动模型.这里模糊规则后件为线性时滞奇异摄动模型,整个系统的动力学由各规则后件的线性动力学通过隶属函数插值得到,从而形成一类非线性时滞奇异摄动系统.系统的稳定性分析和H₂控制器设计方法可以归结为求解一组线性矩阵不等式,该组条件与小参数无关,故较好地回避了数值求解的病态问题.最后给出了仿真实例.     

一类带有时滞的广义系统的H∞控: 一种LMI方法

利用线性矩阵不等式方法研究了一类带有时滞的广义系统的H_∞ 控制问题. 在一定条件下, 一个时滞奇异系统可以转化成由一个微分方程和一个代数方程组成的系统, 基于线性矩阵不等式方法给出了使这类系统H_∞干扰抑制性能指标满足要求的无记忆状态反馈控制设计.     

基于迭代线性矩阵不等式的奇异摄动系统同时镇定

研究了采用一个线性状态反馈控制器镇定多个线性奇异摄动系统的问题.同时镇定条 件可以表达为一组矩阵不等式条件,所得条件与摄动参数无关,从而有效地回避了病态问题.采 用基于快慢分解的两步法可以得到镇定控制器增益和相应的Lyapunov函数.而在每一步需要利 用迭代线性矩阵不等式技术求解相应的双线性矩阵不等式,相关定理研究了算法的收敛性.本文 所得结论可同时适用于标准与非标准奇异摄动系统.文末给出了相应的仿真算例.     

奇异摄动型卡尔曼滤波算法及其在互联电力系统负荷频率控制中的应用

本文讨论了一种大系统实时随机最优控制算法--奇异摄动型卡尔曼滤波的设计问题. 建立了线性定常离散互联电力系统的奇异摄动模型.奇异摄动型卡尔曼滤波每循环一步所需 要的计算时间和内存量会大大减小.文中还考虑了控制增益的计算问题.通过对华北互联电 力系统LFC的仿真证明了其控制效果和奇异摄动型卡尔曼滤波算法的有效性.     

Order Reduction Is Invalid for Singularly Perturbed Control Problems with a Vector Fast Variable

The order reduction method for singularly perturbed optimal control systems consists of employing the system obtained while setting the small parameter to zero. In many situations the differential-algebraic system thus obtained indeed provides an appropriate approximation to the singularly perturbed optimal control problem under consideration. In this paper we show, however, that the set of singularly perturbed optimal control systems for which the order reduction approach is invalid is dense (in the L ^∞ norm) in the class of systems which we consider. This is established under the assumption that the fast variable in the singularly perturbed system is not a scalar. Date received: June 8, 2001. Date revised: December 30, 2001.     

基于PI 观测器的奇异摄动系统故障诊断和最优容错控制

针对线性奇异摄动系统, 提出一种基于PI (proportional integral) 观测器的故障诊断和最优容错控制方法. 基于奇异摄动系统相关理论和矩阵变换技术, 给出PI 全维观测器存在的条件, 该观测器可以观测系统的快慢状态和故障系统的状态. 在估测到系统状态的基础上进一步考虑最优性, 应用最优控制理论, 设计状态反馈控制器, 提出基于PI 观测器的故障诊断器和最优容错控制器的设计方法. 最后的数值算例验证了所提出方法的可行性和正确性.

     

Control of linear singularly perturbed systems with colored noise disturbance

This paper considers the stochastic control of linear-quadratic problems for singularly perturbed systems when the input noise is colored. A near optimal linear output feedback control is obtained by optimizing a slow subsystem only.     

On the construction of asymptotically optimal controls for singularly perturbed systems

We construct asymptotically optimal controls for singularly perturbed nonlinear systems, where both, the slow and the fast motions are controlled. For this purpose we give necessary optimality conditions for an averaged system for the slow motion.     

线性奇异摄动系统的特征结构配置

本文利用奇异摄动系统快、慢时间尺度特性和组合控制方法,将线性定常奇异摄动系统的 特征结构配置问题等价地转化为由慢、快变子系统各自的特征结构配置问题来解决、并在各阶 精度上进行了近似结果的研究.     

非线性离散奇异摄动系统的组合优化控制方法的合理性分析

分析一类非线性离散奇异摄动系统的降阶组合优化控制器的合理性, 即降阶组合控制器与原始高阶优化控制器之间的关系. 基于快、慢子系统的解耦, 分别对快、慢子系统设计子优化控制器, 并进一步提出作用于原高阶系统的组合优化控制器. 对原高阶系统设计传统高阶优化控制器, 提出组合优化控制器近似等于传统高阶优化控制器的充分条件. 最后通过仿真验证了所得到结论的正确性.

     

Sensitivity analysis of singularly perturbed systems

A new variational approach is described to compute singular sensitivity functions of finite dimensional systems with respect to changes in system structure. The reduced nominal model and its adjoint system are used to define singular sensitivity functions. A relation between the present method and singularly perturbed optimal control theory is established. It is shown that the present variational approach gives a computationally effective method in singular sensitivity analysis. The method is applied to singularly perturbed linear ordinary differential equations and singular optimal control problem.