基于Ｔ-Ｓ模型的非线性网络控制系统的量化保成本控制

研究一类非线性网络控制系统的量化保成本控制问题．首先在考虑量化因素的影响下,基于Ｔ-Ｓ模糊模型方法建立包含时延、丢包和量化信息的新的非线性网络控制系统模型;其次运用Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性理论和并行分布式补偿（ＰＤＣ）方法给出系统稳定性条件,运用锥补方法和线性矩阵不等式（ＬＭＩ）技术求解量化保成本控制器．仿真结果和横向比较结果验证了该方法的有效性．

     

基于量化依赖Lyapunov函数的有界丢包网络控制系统的保成本控制

研究了一类具有有界丢包的网络控制系统（Networked control systems，NCSs）的保成本控制问题，提出了一种包含量化反馈的网络控制系统数学模型，该模型将系统的镇定问题转化为镇定一系列子系统的鲁棒控制问题.在对网络控制系统的分析中，区别于常用的二次型Lyapunov函数，本文采用了一种新的且能够降低保守性的量化依赖Lyapunov函数方法.基于本文的Lyapunov函数，得到了充分考虑丢包过程的保成本控制器的设计方法.仿真算例验证了所给出方法的有效性.     

一类大时滞非线性网络控制系统的H∞保成本控制

本文研究一类大时滞不确定非线性网络控制系统的H∞保成本控制问题. 首先将具有随机大时滞的网络控制系统模型化为具有不确定系数的离散时间系统模型. 然后利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法, 给出H∞保成本控制律的存在条件和H∞保成本控制器的设计方法. 进而通过求解凸优化问题得到最优鲁棒H∞保成本控制器. 最后仿真结果验证了该控制算法的有效性.     

一类不确定性非线性网络控制系统的扰动抑制

研究受外部持续扰动的一类不确定性非线性网络控制系统的扰动抑制问题.提出一种@状态变量代换,将控制时滞转移到闭环控制回路之外,从而消除了时滞部分对控制系统稳定性的影响.利用内模原理给出了系统无静差扰动抑制补偿器的设计方法,运用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术,证明了保成本控制律的存在条件,并给出了无静差保成本控制器的设计方法.仿真结果验证了该控制算法的有效性.     

量化状态反馈网络化系统的稳定性分析

针对网络控制系统（Networked Control System,NCS）中普遍存在的有限带宽和信息量化问题,采用基于模型的控制策略,研究了量化状态反馈下一类网络控制系统的稳定性。分析了量化误差、更新时间、模型误差对系统稳定性的影响,并给出了系统模型状态、对象状态的稳定域范围。仿真结果表明了结论的正确性。     

一类仿射非线性网络控制系统的稳定性分析

利用采样数字控制系统的方法分析了一类混杂动态系统模型描述的仿射非线性网络控制系统的稳定性问题.针对一类仿射非线性对象和线性数字控制器组成的网络控制系统，考虑了网络诱导延时对系统稳定性的影响，得到了仿射非线性网络控制系统一致渐近稳定的条件．仿真实例验证了理论分析的正确性．     

一类时延网络控制系统的骱容错保成本控制

针对具有时延和参数不确定性的网络控制系统的研究。考虑系统的时延小于一个采样周期,传感器是时钟驱动,控制器和执行器是事件驱动。当执行器发生故障时,研究网络控制系统的Hoo容错保成本控制。依据所描述情况建立系统模型,基于Lyapunov稳定性理论、容错控制理论和线性矩阵不等式（LMIs）处理方法,推导出网络控制系统是渐近稳定的,并且得出系统的Hoo容错保成本控制的充分条件和系统的保成本上界。实例仿真证明结论的有效性。     

非线性时延网络控制系统的模糊建模与控制

针对时变网络诱导时延小于一个采样周期的非线性时延网络控制系统,讨论系统的稳定性及控制器的设计方法.利用基于“IF-THEN”规则的模糊模型近似系统中的非线性,将时延的不确定性转化为系统参数的不确定性,从而将此类非线性网络控制系统建模为一类具有参数不确定性的离散Takagi-Sugeno（T-S）模糊模型.基于建立的模型,利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式方法,分析了系统的稳定性及模糊状态反馈控制器的设计方法,最后通过仿真实例验证了所提出方法的有效性.     

一类不确定性非线性网络控制系统的扰动抑制

研究受外部持续扰动的一类不确定性非线性网络控制系统的扰动抑制问题.提出一种状态变量代换,将控制时滞转移到闭环控制回路之外,从而消除了时滞部分对控制系统稳定性的影响.利用内模原理给出了系统无静差扰动抑制补偿器的设计方法,运用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术,证明了保成本控制律的存在条件,并给出了无静差保成本控制器的设计方法.仿真结果验证了该控制算法的有效性.

     

具有数据包丢失的网络控制系统的保成本容错控制

研究了具有数据包丢失的网络控制系统的保成本容错控制问题．针对一类存在马尔可夫丢包的网络控制系统,考虑更一般的执行器连续增益故障模型,利用李亚普诺夫稳定理论和马尔可夫跳变线性系统理论,构造丢包依赖的李亚普诺夫函数．给出了保持系统均方稳定且满足保成本性能指标的控制器存在的充分条件,并提出了相应的保成本容错控制器设计方法．同时,通过求解优化问题,构造出系统的最优保成本容错控制器．最后给出的数例仿真验证了该控制器设计方法的有效性．     

基于事件触发机制的NNCS混合非脆弱容错控制

针对具有执行器故障和外界有限能量扰动的非线性网络化控制系统（NNCS），研究了离散事件触发通讯机制（DETCS）下的主—被动混合非脆弱容错控制器的设计问题。首先考虑了故障集，基于李亚普诺夫方法和状态反馈控制策略设计了被动非脆弱容错控制器，使得系统在发生已知故障类型时能够维持自身稳定，在发生未知故障初期减缓系统性能下降的速度。其次，基于H_∞理论设计的故障估计器在线实时检测系统故障，一旦获得未知故障信息，立即重构控制器进行补偿，确保系统渐近稳定并满足性能指标。最后，仿真算例验证了所提方法的正确性和有效性。     

NNCS混合容错控制方法

针对执行器任意失效故障,研究离散事件触发通讯机制下不确定NNCS主被动混合鲁棒$H_\infty$容错控制器设计问题,该控制器对外界有限能量扰动具有良好的抑制性能.首先,基于T-S模糊模型,建立离散事件触发通讯机制下不确定NNCS闭环故障模型;然后,基于$H_\infty$控制思想设计故障检测观测器并得到不确定NNCS鲁棒$H_\infty$容错控制设计准则;最后,通过Matlab仿真算例验证所设计的控制律对系统性能的改善以及事件触发条件的引入对网络资源的节约.     

Distributed guaranteed cost control for aperiodic sampled-data networked interconnected systems: a switched system approach

This paper investigates the distributed guaranteed cost control problem for a class of networked interconnected control systems (NICSs) under aperiodic sampling. The NICSs with missing data and time-varying delay are modelled as an aperiodic sampled-data switched system with uncertainties. Then, sufficient conditions ensuring the exponential stability and guaranteed cost quadratic performance are presented by using the average dwell time approach. The distributed state feedback controller is designed by solving a set of LMIs. Finally, a simulation example is given to verify the effectiveness of the proposed method.     

基于分布式模型预测控制的无人机编队控制

针对多四旋翼无人机编队在巡航飞行过程中队形形成和保持问题,采用分布式模型预测控制方法将该问题转化为在线滚动优化问题.建立线性时不变的编队运动模型,进而在考虑状态和输入约束,不考虑时延、外界干扰、噪声的情况下,利用领航跟随策略设计一种分布式模型预测控制器,通过引入自身和邻居的假设状态轨迹设计代价函数.其中邻居信息的交互是在有向、时不变通信拓扑结构下进行的.基于该控制器,无人机能够在跟踪目标轨迹的同时,快速形成预先设定的队形并保持队形飞行.通过引入终端等式约束保证系统稳定,进而将目标函数作为Lyapunov函数,给出编队系统渐近稳定的充分条件.最后,利用6架无人机仿真验证控制算法的有效性和优越性.     

Intelligent digital redesign for nonlinear systems using a guaranteed cost control method

In this paper, a novel intelligent digital redesign (IDR) technique using the guaranteed cost control method is proposed for nonlinear systems which can be represented by a Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model. The IDR technique, which is one of the sampled-data fuzzy controller design methods, guarantees not only the stability condition of the sampled-data closed-loop system with the sampleddata fuzzy controller and the state-matching error is presented. By using the concept of the guaranteed cost control method, sufficient conditions are obtained for both minimization of the state-matching error and stabilization of the sampled-data closed-loop system and derived in terms of linear matrix inequalities (LMIs). Finally, a numerical example is provided to verify the effectiveness of the proposed technique.     

短时延广义网络控制系统的指数保性能控制

本文基于标称点方法,在短时变时延条件下,研究了广义网络控制系统的指数稳定保性能控制问题.基于李雅普诺夫稳定性判据和线性矩阵不等式技术,给出了使得系统能够指数稳定且满足二次型性能指标的状态反馈控制器存在的条件和设计方法.通过采用标称点方法,有效地解决了现有方法没有考虑网络诱导时延与系统保守性的关系且适用范围有限的问题,并通过算例验证了有效性.由于建模过程中充分考虑了系统的保守性,相比之下获得了更好的二次型性能指标值.     

General receding horizon control for linear time-delay systems

A general receding horizon control (RHC), or model predictive control (MPC), for time-delay systems is proposed. The proposed RHC is obtained by minimizing a new cost function that includes two terminal weighting terms, which are closely related to the closed-loop stability. The general solution of the proposed RHC is derived using the generalized Riccati method. Furthermore, an explicit solution is obtained for the case where the horizon length is less than or equal to the delay size. A linear matrix inequality (LMI) condition on the terminal weighting matrices is proposed, under which the optimal cost is guaranteed to be monotonically non-increasing. It is shown that the monotonic condition of the optimal cost guarantees closed-loop stability of the RHC. Simulations demonstrate that the proposed RHC effectively stabilizes time-delay systems.     

Intelligent compliant motion control

The role of a compliant motion scheme is to control a robot manipulator in contact with its environment. By accommodating with the interaction force, the manipulator can be used to accomplish tasks that involve constrained motions. This paper presents a new work on the compliant motion control for position-controlled manipulator. A new method for achieving efficient interaction between the manipulator and its environment is developed. The interaction force is reduced using a quadratic cost function. In this method, the compliance is formulated as function of the interaction force. An adaptive element is used to update the compliance. The stability of the system is investigated using the Lyapunov approach. Experiments are conducted in our laboratory to demonstrate the use of such scheme.     

Reliable LQ fuzzy control for continuous-time nonlinear systems with actuator faults

This paper deals with the reliable linear quadratic (LQ) fuzzy control problem for continuous-time nonlinear systems with actuator faults. The Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model is employed to represent a nonlinear system. By using multiple Lyapunov functions, an improved linear matrix inequality (LMI) method for the design of reliable LQ fuzzy controllers is investigated, which reduces the conservatism of using a single Lyapunov function. The different upper bounds on the LQ performance cost function for the normal and different actuator fault cases are provided. A suboptimal reliable LQ fuzzy controller is given by means of an LMI optimization procedure, which can not only guarantee the stability of the closed-loop overall fuzzy system for all cases, but also provide an optimized upper bound on a weighted average LQ performance cost function. Finally, numerical simulations on the chaotic Lorenz system are given to illustrate the application of the proposed design method.     

基于多目标粒子群–稀疏提升算法的电网频率反馈优化控制

频率反馈控制策略是维持电网频率稳定性的主要手段.本文建立了频率反馈控制系数和电网拓扑与电网频率稳定性的小信号分析模型,推导得出了能改善电网频率稳定性的频率反馈控制系数的参数范围.提出了基于多目标粒子群的稀疏提升算法(multi-objective particle swarm optimization sparse promoting algorithm, MOPSO–SPA),进行频率反馈控制系数矩阵的优化,提高了电网频率响应性能并降低了成本代价.用本文提出的算法设计了IEEE–39标准测试系统和陕北局部电网的频率反馈控制系数,并进行仿真对比,验证了算法的高效性和优越性.