基于去随机化方法的Markov跳变系统有限频段控制

针对Markov跳变系统,本文利用去随机化方法将随机跳变系统转化为包含转移速率信息的确定系统,并讨论系统在给定时间内的控制问题,将特定频段干扰信号的频率信息引入控制器设计,以确保系统满足有限频段性能指标;同时从时间的角度设计给定时间控制器,使系统状态轨迹在工艺要求的时间内受限运动.所提方案不仅从频率、时间的尺度对系统频域特性及暂态性能进行综合分析,还充分考虑模态跳变对整体系统性能的影响,为降低现有设计方法的保守性提供了新的思路.最后仿真示例验证了所提方法的有效性及优越性.     

具有噪声约束的 时滞Markov跳变网络给定时间一致性协议设计

本文研究网络连接系统在随机Markov跳变拓扑结构,通信时滞,外部干扰等情形下的给定时间一致性协议设计方法.基于有限短时间理论,放宽对系统不一致状态渐近收敛于零的要求,在预先给定的时间区域内,设法使网络中各子系统的不一致状态在期望范围内受限运动,从而提出给定时间一致性定义,并进一步设计给定时间一致性控制算法.不仅从时间角度为降低渐近一致的工程保守性提供了思路,且所提的模型转换新方法使得设计的控制协议更具通用性.仿真结果验证了所提算法的有效性.     

基于有限频段的Markov跳变系统有限时间H∞滤波

传统Markov跳变系统H∞滤波方法要求所有子系统对全频域的噪声具有同样的干扰抑制水平,由于没有充分利用噪声的频率信息,导致传统滤波方法可能含有较大的保守性.本文针对特定频段的干扰信号,提出基于有限短时间的H∞滤波器设计方法.在引入有限频段的同时,结合有限短时间稳定理论,提出有限频段以及有限时间两尺度滤波方案,为降低滤波理论的工程保守性提供了思路.仿真结果表明本文所提滤波方法与现有滤波方法相比,具有一定的优越性.     

广义马氏跳变系统在一般转移速率下的控制器设计

针对转移概率不能精确获得并且部分未知的广义马氏跳变系统, 分别讨论在模态依赖控制器和模态独立控制器条件下的系统镇定问题. 与现有结果相比, 所提研究方法具有较小的保守性, 能够有效地解决实际问题. 首先, 运用自由权矩阵方法, 得到了广义马氏跳变系统在转移速率满足上述一般条件时系统随机容许的充分条件. 在此基础上, 以线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)的形式分别给出了模态依赖和模态独立控制器的求解条件. 最后, 通过数值算例验证设计方法的有效性和优越性.     

转移概率部分未知时滞跳变系统有限时间控制

时滞是许多工业系统的固有特性,会导致系统控制性能的下降,甚至影响系统稳定,而在实际系统中,有限时间系统的特性更值得关注。针对上述情况,对一类具有时滞的马尔可夫跳变系统有限时间控制器设计的问题进行了研究。把转移概率完全已知的条件放宽至部分未知的更一般情形,采用自由权重的方法,保证所得的线性矩阵不等式具有更小的保守性。首先,给出马尔科夫跳变系统有限时间有界性、有限时间 H无穷有界性的判定准则。然后,通过对线性矩阵不等式(LMIs)求解,获得状态观测器和状态反馈控制器的增益矩阵。最后,仿真实例验证所提算法的有效性。     

连续Markov跳变系统最优控制

针对连续Markov跳变系统,对其最优控制问题进行研究.首先,基于随机最大值原理,设计完全状态信息情形下Markov跳变系统的最优控制器;然后,采用导数原始定义结合Markov跳变系统特性的方法,得到了最优控制器系数矩阵的黎卡提微分方程,进而将其推广到不完全状态信息情形;最后,通过数值仿真验证了所得控制器的正确性.     

变体飞行器链式平滑切换控制

针对变体飞行器在连续变形过程中的高度保持和姿态稳定问题,提出了一种平滑切换状态反馈控制器设计方法.建立了纵向运动的链式平滑切换系统模型,相比于传统的任意切换律和硬切换方案,所提出的模型能够更准确的反映变形过程的运动特性,且降低了设计的保守性.推导了链式平滑切换系统有限时间有界且具有鲁棒性能指标的充分条件,将增稳控制器设计转化为具有线性矩阵不等式组约束的优化问题.所设计的控制器虽然放宽了对系统渐近稳定性的要求,但能够保证系统状态在变形时间段内有界稳定,且兼顾了实际的舵偏响应.控制算例和非线性仿真验证了所提方法的有效性.     

不确定跳变系统反馈预测控制

针对一类受限不确定离散Markov跳变系统,提出一种反馈预测控制器设计方法.为便于工程应用,该方法考虑了各模态下的动态系统参数存在多胞不确定性,以及各模态间的跳变转移概率部分未知的情形.通过优化无穷时域的二次型性能指标来确定预测控制器及其对应的椭圆不变集,控制器保证了闭环系统鲁棒均方稳定.同时,用所求得的控制增益在线构造了一组渐近稳定的多面体不变集,在一定程度上扩大了系统状态可行集的范围.数值示例验证了所提方法的可行性和有效性.     

区间化时变时延的网络化切换系统建模与控制

研究了具有从传感器到控制器和控制器到执行器存在双边时变时延的网络控制系统指数稳定性的问题.首先将时延变化范围划分为多个等分区间,然后采用增广矩阵的方法建立了参数不确定的离散时间切换闭环系统模型.同时基于平均驻留时间分析方法,给出了系统满足指数稳定的条件,接着进一步的建立了时延区间划分个数与系统状态指数衰减率的定量关系.该方法有效降低了系统设计的保守性,一定程度上减少了系统状态收敛的时间.最后通过数值仿真验证了所提方法的有效性.     

时变输出约束非完整系统的非缩放预设时间镇定控制设计（英文）

本文针对一类具有时变输出约束链式非完整系统的预设时间镇定问题,首先通过tan型障碍Lyapunov函数处理系统输出约束,然后基于所给的新型切换时变函数,直接应用于虚拟(实际)控制器设计,提出了系统状态反馈镇定的非缩放变换设计方案.本文所设计的控制器使得闭环系统状态不违反约束的同时,可在任意给定的有限时间内收敛到零点.与传统的基于缩放变换设计相比,本文所提出的控制策略既有效解决了控制器的计算奇异性问题,又减少了关于时变缩放函数的计算,使控制器设计更为简单.最后,通过仿真结果验证了所提设方法的有效性.     

马尔可夫跳变系统基于观测器的有限时间容错控制

针对具有一般不确定转移速率的单边Lipschitz Markovian跳变系统,设计了有限时间故障估计观测器和容错控制器.首先,提出一种自适应的有限时间故障估计观测器,它对未知输入具有鲁棒性,能够同时估计出系统的状态、执行器故障和传感器故障,并确保了误差系统的H_∞有限时间有界.然后,基于所估计的状态和执行器故障,提出一种有限时间故障容错控制方法确保闭环系统H_∞有限时间有界.通过线性矩阵不等式的形式,给出了所设计的有限时间观测器和控制器存在的充分条件.最后,通过一个仿真实例,验证了所提方法的有效性.     

符号图下含扰动的多智能体系统预定时间二分一致性

研究符号图下具有扰动的多智能体系统二分一致性控制问题.考虑了线性系统、非线性不确定系统以及切换拓扑的情况,分别提出相应的预定时间控制器,各控制器可使系统在预定时间内实现二分一致性.通过Lyapunov稳定性理论、代数图论和矩阵分析等验证算法的准确性;仿真对比实验验证了所提算法的可行性和有效性;相较于有限时间控制算法,所提算法的收敛时间不依赖于初始状态,可以通过选择单一时间参数设定系统收敛时间上界;相较于固定时间控制算法,所提算法预设收敛时间与控制算法参数无关,设定简单,具有更低的保守性.     

Delta算子系统具有圆形区域极点约束的非脆弱H∞滤波器设计: 一种LMI优化方法

研究了一类Delta算子线性系统具有圆形区域极点配置的非脆弱 H∞滤波器设计问题. 本文的目的是设计滤波器使得滤波误差系统不仅满足给定的圆点极点约束或D稳定约束, 而且从扰动输入到滤波误差的传递函数满足给定的 H∞范数约束. 所设计的滤波器具有乘性的滤波器增益变化, 基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法, 给出具有区域极点配置的Delta算子离散系统非脆弱 H∞滤波器存在的充分条件. 数值仿真例子说明设计方法的有效性以及所提设计方法具有更小的保守性.     

统一混沌系统的输出反馈控制器设计

利用输出反馈研究了一类统一混沌系统平衡点渐进稳定问题.基于李亚普诺夫稳定理论,线性矩阵不等式方法及不等式技巧,分别用两输入单输出和单输入单输出反馈设计控制器,解决了状态不可测情况下统一混沌系统的控制问题.即使得混沌系统的状态渐进趋于给定的任一平衡点.与现有文献结果相比,所设计的控制器,反馈增益小,结构简单,保守性小.最后以Lorenz系统为例作了仿真,仿真结果表明了该控制器的有效性.     

网络控制系统的模型依赖平均驻留时间调度与控制

针对具有随机短时延的资源受限网络控制系统,提出了一种新的模型依赖平均驻留时间的调度策略与反馈控制联合设计方法.该调度策略由模型依赖平均驻留时间和动态试一次就丢弃(try-once-discard,TOD)调度策略共同决定,将系统建模成带有参数不确定性的离散切换系统,基于多Lyapunov函数方法及线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)技术,给出了使闭环系统指数稳定的控制器设计和TOD调度策略下的各模态平均驻留时间条件.该联合设计方法降低了保守性,在一定程度上减少了系统模态之间的切换频率.最后通过仿真验证所提方法的有效性.     

离散Markov跳变系统事件触发H∞量化输出反馈控制

主要研究了基于事件触发机制的离散Markov跳变系统的量化H∞输出反馈控制问题,对系统的建模、稳定性分析、控制器设计等三个方面进行了研究。首先,提出了事件触发通信机制来确定当前采样数据是否能够传输到控制器当中。其次,在传感器与控制器之间引入对数量化器,利用扇形有界方法,量化采样数据达到降低网络中的数据传输速率的目的。接下来,考虑网络诱导时延建立一种具有外部扰动的Markov跳变时滞系统。构造Lyapunov-Krasovskii 泛函,得到使闭环系统渐近稳定且满足H∞性能指标的充分条件,在此基础上设计相应的输出反馈控制器。最后通过数值仿真来证明本文所提方法的有效性。     

具有间歇性执行器故障的非线性系统自适应CFB控制

控制系统的执行器经常发生各种未知的间歇性故障. 如何有效地处理这些故障对系统的影响是一个难题. 针对一类不确定严格反馈非线性系统, 提出一种自适应CFB (Command filtered backstepping) 控制方案解决了间歇性执行器故障的补偿问题. 利用神经网络逼近控制器中的未知函数, 并采用投影算子实时在线更新控制器中的估计参数使得参数估计值随着故障次数的累积而不断增加的问题被消除. 提出改进的Lyapunov函数证明了所提出的方案能够保证所有闭环信号的有界性, 同时建立了跟踪误差与Lyapunov函数跳变幅度, 最小故障时间间隔, 设计参数之间的关系. 如果Lyapunov函数的跳变幅度越小以及两个连续故障之间的时间间隔越长, 系统的稳态跟踪指标越好. 通过迭代计算建立了暂态跟踪误差指标的均方根型界. 该界表明了通过选择恰当的设计参数, 可改善系统的暂态指标. 仿真结果表明了所提方案的有效性.     

基于依参数Lyapunov函数的不确定系统鲁棒稳定控制

采用依参数Lyapunov函数方法,对一类含不确定参数的连续线性系统进行鲁棒稳定控制器设计.通过引入合适的松弛变量扩大参数寻优空间,从而降低系统设计的保守性.此外,为进一步增加系统设计的自由度,对上述松弛变量进行参数化,从而获得保守性更低的稳定条件.仿真结果表明,所提出的控制器设计方法与现有方法相比对不确定参数具有更好的鲁棒性.     

基于扩展状态观测器的随机隐Markov正跳变系统有限时间异步控制

针对一类含不匹配扰动的随机隐Markov跳变系统, 本文研究了基于扩展状态观测器(ESO)的有限时间异步 控制问题. 首先, 引入一组扩展变量将隐Markov跳变系统转换成一组新的随机扩展系统, 补偿不匹配扰动对系统控 制输出的影响. 基于Lyapunov–Krasovskii泛函方法, 给出使得基于ESO的闭环随机隐Markov增广跳变系统是正系 统, 且有限时间有界的充分条件. 进而得到直接求解观测器增益和控制器增益的线性矩阵不等式. 最后, 通过仿真结 果验证了本文所设计的异步状态反馈控制器和观测器的有效性和可行性.     

基于切换的多模型二阶段自适应控制器设计

针对一类具有参数跳变特性的离散时间系统,设计一类基于切换策略的新型多模型二阶段自适应控制器.该控制器首先将系统不确定参数的变化空间划分为多个子空间,在每个空间内建立多个自适应模型.为了克服多模型退化,保持模型的多样性以应对参数跳变,采用带约束的二阶段自适应方法对未知参数进行实时估计,并据此设计相应的子控制器;然后基于切换策略,选取该时刻的最优子控制器作为系统的控制器,从而减小系统暂态误差,提高系统动态性能;最后进行数值仿真研究,仿真结果表明该控制器结合了切换机制和二阶段自适应的优点,在相同模型数量的情况下,能够快速逼近参数跳变以后系统新的工作点,显著地缩短系统的过渡过程,提高暂态性能.