利用状态反馈增益变化设计广义系统H∞可靠控制器

通过对状态反馈两种增益变化形式的分析,研究广义系统H∞可靠控制器的设计问题.给出基于状态反馈增益变化的广义系统H∞可靠控制器的定义,得到了执行器故障模型.用线性矩阵不等式(LMI)方法,研究两种状态反馈增益变化的广义系统H∞控制器存在的充分条件和设计方法.进而,针对执行器的不同故障情形,用LMI方法给出广义系统存在基于状态反馈增益变化的H∞可靠控制器的充分条件.最后,给出了优化广义系统H∞可靠控制器的设计算法.     

抵御执行器故障的H∞静态输出反馈可靠控制

针对线性系统,考虑连续增益故障模型,研究了具有执行器故障的H∞静态输出反馈可靠控制问题。首先,在执行器无故障的前提下,给出H∞性能指标存在的充分条件,进而得出系统的静态输出反馈控制率。然后,基于执行器故障,重新设计静态输出反馈控制器,利用求解线性矩阵不等式的方法,完成静态输出反馈可靠控制器的设计。由此可靠控制器构成的闭环系统,使得当执行器发生故障时,也可使闭环系统的保持渐近稳定。最后的数值仿真验证了本文结果的有效性和可行性。     

基于LMI可靠跟踪控制器设计

针对具有不确定性的线性定常系统,提出了考虑执行器故障的可靠跟踪控制器设计问 题.在更一般、更实际的执行器故障模型的基础上,给出了系统输出信号渐近跟踪参考输入信 号可靠跟踪控制存在的充分条件.通过求解线性矩阵不等式(LMI)完成状态反馈可靠跟踪控制 器设计.利用仿真数例验证了文中提出的设计方法的可行性,并且通过对可靠跟踪控制系统与 不考虑故障的标准跟踪控制系统的比较,进一步说明对系统进行可靠跟踪控制的必要性.     

考虑执行器故障的线性系统H∞可靠控制

针对线性定常系统，采用比离散模型更一般的连续增益故障模型，提出了考虑执行器故障的H∞可靠控制问题。利用LMI分别给出了多故障H∞可靠控制器和单故障H∞可靠控制器的存在充分条件和设计方法。在故障情况下，保证闭环系统渐近稳定和在可接受的性能指标的基础上，无故障的正常情况下的指标得到优化。在仿真实例中，不仅验证所提出方法的可行性；而且通过比较正常H∞控制器和H∞可靠控制器的控制效果看出，对系统进行最优H∞可靠控制器设计的必要性。     

部分扇形区域极点配置的可靠控制

针对线性定常系统,采用连续增益故障模型提出了考虑执行器故障的部分扇形区域极点配置的可靠控制问题.当系统发生故障时,正常控制的闭环系统极点可能跳出所给定的复平面区域,而可靠控制的闭环系统仍然保持极点在指定的区域内。本文利用线性矩阵不等式(LMI)给出了部分扇形区域极点配置的可靠控制器存在的充分条件。研究成果的仿真,不仅验证所提出方法的可行性;而且比较了部分扇形区域极点配置正常控制器和可靠控制器的控制效果。进一步看出对系统进行可靠极点配置的必要性。     

具有BIBO稳定的网络系统随机容错设计

研究了具有均方BIBO稳定的网络化控制系统的随机容错控制及控制器设计问题。针对网络化控制系统的传感器失效故障和执行器失效故障均具有随机性这一现象,将传感器和执行器的故障建模为相互独立的Bernoulli随机变量序列;利用Lyapunov稳定性理论,结合线性矩阵不等式技术,通过对反馈增益矩阵的分解,得到了网络控制系统存在传感器失效故障和执行器失效故障情况下的均方BIBO稳定条件;基于该稳定条件给出了系统随机容错控制器的设计。以数值实例验证了该方法的有效性。     

考虑执行器故障的鲁棒H∞控制

采用比中断模型更一般的连续增益故障模型，提出线性系统考虑执行器故障的鲁棒H∞可靠控制问题。利用线性矩阵不等式LMI分别给出执行器故障鲁棒H∞控制器存在的充分条件。在保证闭环系统故障发生时的渐近稳定和可接受的性能指标基础上，优化了无故障情况下的性能指标。仿真数例验证了所提出方法的可行性和对系统进行鲁棒H∞控制器设计的必要性。     

考虑执行器故障的不确定线性系统可靠跟踪控制

针对具有不确定性的线性定常系统，提出了考虑执行器故障的可靠跟踪控制器设计问题．在更一般且更实际的执行器故障模型基础上，给出了系统输出渐近跟踪参考输入的可靠跟踪控制存在的充分条件，通过求解LMI完成状态反馈可靠控制器的设计，仿真实例验证了该设计方法的可行性，并且通过与不考虑故障的正常控制系统的比较，进一步说明对系统进行可靠跟踪控制的必要性。     

具有连续增益故障离散系统保性能可靠控制

针对不确定离散线性系统，采用连续增益故障模型，提出了考虑执行器故障的保性能可靠控制问题。通过对具有执行器故障不确定离散线性系统的分析，利用LMI分别给出了保性能标准控制器、保性能可靠控制器存在的充分条件及设计方法。根据凸优化理论．最优保性能标准控制器和最优保性能可靠控制器的设计方法转化为一个线性凸优化算法。在仿真数例中，不仅验证所提出方法的可行性；而且比较了最优保性能标准控制与最优保性能可靠控制。通过比较可以看出，当发生故障时，最优保性能标准系统将失去原有的性能和稳定性；最优保性能可靠系统仍将保持原有的性能。     

考虑执行器故障的鲁棒H可靠控制

本文采用比离散模型更一般的连续增益故障模型，提出了线性不确定系统考虑执行器故障鲁棒H∞可靠控制问题，利用 LMI分别给出了多故障鲁棒 H∞可靠控制器和单故障鲁棒 H∞可靠控制器存在的充分条件。在故障情况下，保证闭环系统渐近稳定和可接受的性能指标基础上，优化了无故障正常情况下的指标。在仿真实例中，不仅验证所提出方法的可行性，而且比较了鲁棒 H∞正常控制器和鲁棒 H∞可靠控制器的控制效果，进一步看出对系统进行最优鲁棒 H∞可靠控制器设计的必要性。     

具有传感器故障的不确定系统的区域稳定可靠控制

针对具有不确定性的线性系统，考虑具有更广泛意义的传感器连续故障模型，应用修正的李亚普诺夫不等式，给出了系统区域稳定的充分条件．通过求解一组LMI完成状态反馈控制器的设计，经过仿真实例验证了结果的有效性．     

具有不确定性的线性系统可靠跟踪控制

针对一类不确定线性定常系统，提出了考虑执行器故障的可靠跟踪控制器设计问题。在更一般、更实际的执行器故障模型的基础上，给出了系统输出渐近跟踪参考输入信号的可靠跟踪控制存在的充分条件。通过求解LMI完成状态反馈可靠控制器的设计。利用数例仿真验证了所设计方法的可行性，并且通过可靠跟踪系统与不考虑故障的标准跟踪控制系统的比较．进一步说明对系统进行可靠跟踪控制的必要性。     

Necessary and sufficient condition for stabilizability of discrete-time linear switched systems: A set-theory approach

In this paper, the stabilizability of discrete-time linear switched systems is considered. Several sufficient conditions for stabilizability are proposed in the literature, but no necessary and sufficient. The main contributions are the necessary and sufficient conditions for stabilizability based on the set-theory and the characterization of a universal class of Lyapunov functions. An algorithm for computing the Lyapunov functions and a procedure to design the stabilizing switching control law are provided, based on such conditions. Moreover, a sufficient condition for non-stabilizability for switched system is presented. Several academic examples are given to illustrate the efficiency of the proposed results. In particular, a Lyapunov function is obtained for a system for which the Lyapunov–Metzler condition for stabilizability does not hold.     

Robust observer-based control of systems with state perturbations via LMI approach

In this note, the observer-based control for a class of uncertain, linear systems is considered. Exponential stabilizability for the systems is studied and the convergence rate of the system is estimated. A linear matrix inequality (LMI) approach is used to design the observer-based control. The control and observer gains are given from LMI feasible solution. A numerical example is given to illustrate our results.     

An algebraic approach to strong stabilizability of linear nD MIMO systems

Although some necessary conditions for the strong stabilizability of linear multidimensional (nD) multiple-input-multiple-output (MIMO) systems have been available recently, very little is known about sufficient conditions for the same problem. This note presents two sufficient conditions for strong stabilizability of some classes of linear nD MIMO systems obtained using an algebraic approach. A simple necessary and sufficient condition is also given for the strong stabilizability of a special class of linear nD MIMO systems. An advantage of the proposed algebraic approach is that a stable stabilizing compensator can be constructed for an nD plant satisfying the sufficient conditions for the strong stabilizability presented in this note.     

Output feedback design for saturated linear plants using deadzone loops

In this paper, we present an LMI-based synthesis approach on output feedback design for input saturated linear systems by using deadzone loops. Algorithms are developed for minimizing the upper bound on the regional L₂ gain for exogenous inputs with L₂ norm bounded by a given value, and for minimizing this upper bound with a guaranteed reachable set or domain of attraction. The proposed synthesis approach will always lead to regionally stabilizing controllers if the plant is exponentially unstable, to semi-global results if the plant is non-exponentially unstable, and to global results if the plant is already exponentially stable, where the only requirement on the linear plant is detectability and stabilizability. The effectiveness of the proposed techniques is illustrated with one example.     

Homogeneous Polynomial Forms for Simultaneous Stabilizability of Families of Linear Control Systems: A Tensor Product Approach

This note uses the formalism of tensor products in order to deal with the problem of simultaneous stabilizability of a family of linear control systems by means of Lyapunov functions which are homogeneous polynomial forms. While the feedback synthesis seems to be nonconvex, the simultaneous stability by means of homogeneous polynomial forms of the uncontrollable modes yields (convex) necessary but not sufficient conditions for simultaneous stabilizability.