时变时滞连续切换奇异系统的一致有限时间稳定分析

讨论一类含有时变时滞的连续时间切换奇异系统的一致有限时间稳定、有限时间有界和状态反馈镇定问题. 在给定任意的切换规则下, 运用多Lyapunov 函数和平均驻留时间方法设计使得闭环系统一致有限时间稳定和有限时间有界的状态反馈控制器, 同时给出基于线性矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件. 最后通过数值算例表明了所提出方法的合理性和有效性.

     

离散随机Markov跳跃系统有限时间有界控制

研究一类带乘性噪声的离散时间随机Markov跳跃系统的有限时间控制问题.首先,定义系统的有限时间稳定和有限时间有界,通过逐次迭代和条件期望给出系统有限时间稳定的充分必要条件;其次,针对含干扰的系统,利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式技术得到系统有限时间有界的充分条件并设计状态反馈镇定控制器;然后,进一步考虑转移概率信息不完全下的有限时间有界问题;最后,通过数值例子验证了所提出方法的有效性.     

Markov跳变系统的有限时间状态反馈镇定

讨论一类含有限能量未知扰动的线性Markov跳变系统的有限时间镇定问题.针对连续系统和离散系统两种情况,利用构造的Lyapunov-Krasovskii函数,并结合线性矩阵不等式方法,分别证明并给出了跳变系统有限时间镇定控制器有解的充分条件.采用该方法设计的镇定控制器可使连续系统和离散系统对所有满足条件的未知扰动是有限时问有界和有限时间镇定的.最后通过数值示例表明了该设计方法的有效性.     

线性连续时间时滞系统的有限时间有界跟踪控制

研究一类线性连续时间时滞系统的有限时间有界跟踪控制问题.首先,采用预见控制理论中求导的方法构造带有时滞的误差系统,把误差信号的信息包含在误差系统的状态向量中,再将其作为误差系统的输出向量;其次,通过为误差系统设计一个有记忆的状态反馈控制器,把问题转化为研究带有时滞的误差系统的闭环系统输入-输出有限时间稳定问题;再次,借鉴输入-输出有限时间稳定的研究方法和线性矩阵不等式的方法, 通过构造Lyapunov-Krasovskii函数,给出由一组线性矩阵不等式表征的控制器增益矩阵的设计方法,由此得到原系统的一个有限时间有界跟踪控制器;最后,通过一个数值实例验证所设计的控制器的有效性和优越性.     

基于有限时间预设性能的高超声速飞行器反演控制

针对存在参数不确定以及外界干扰的高超声速飞行器跟踪性能问题,提出一种基于有限时间预设性能的反演控制方案.首先,为便于控制器设计,将高超声速飞行器模型划分为速度和高度子系统,针对子系统分别设计预设性能控制器以提高系统的瞬态和稳态性能;然后,通过设计一种有限时间性能函数,使得跟踪误差能够在预设时间内收敛至稳态值;接着,考虑到反演设计中虚拟指令导数难以获取以及干扰项对系统的影响,基于干扰观测器提出一种扰动估计方法,目的是在取得良好的观测扰动效果的同时,使得控制器设计流程简化、复杂度降低;最后,基于Lyapunov稳定理论证明系统的跟踪误差最终一致有界,并通过仿真验证该方法的有效性.     

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.     

一类随机非线性系统的有限时间H∞控制

本文研究一类随机非线性系统的有限时间H_∞控制问题.考虑闭环系统在有限时间间隔内的瞬态性能和抗干扰能力,对伊藤型随机非线性系统进行了研究.利用Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI)得到了系统满足均方有限时间有界的充分条件,进一步设计了有限时间H_∞控制器,并给出了系统满足均方有限时间有界和相应H_∞性能的充分条件.最后给出了两个例子验证了该方法的有效性和可行性.     

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.     

基于快速终端滑模面的两旋翼飞行器有限时间姿态控制

针对带有模型不确定和外部干扰的两旋翼飞行器,提出一种基于快速终端滑模面的有限时间自适应姿态控制方法,保证两旋翼飞行器对期望姿态角度的有限时间跟踪。构造快速终端滑模面,并设计分段连续函数避免滑模变量求导产生的奇异值问题。在此基础上,设计有限时间姿态控制器,并设计系统不确定上界的自适应更新律,抵消模型不确定性和外部干扰的影响。经李雅普诺夫方法证明滑模变量、姿态角误差、角速度误差等闭环信号最终一致有界,且有限时间收敛至平衡点邻域,收敛时间与系统状态变量初始值有关。最后,采用了矩形波和 曲线作为设定信号,设计相应的跟踪实验,并在两旋翼飞行器平台上验证所提控制方法的有效性,且分析双曲正切函数对系统控制输入影响,经实验测试其可减少系统颤振现象。     

一类非线性系统有限时间流形吸引的浸入与不变控制

本文对一类非线性系统,提出了一种设计渐近稳定控制律的有效方法.其中,通过更新系统浸入与不变流形理论的应用方法,流形的吸引坐标可以在有限时间内收敛到平衡点.为了得到闭环系统的稳定性,增广系统的各个信号被证明是有界的.本文得出的一个重要成果是流形吸引有限时间的计算方法.此外,在施加了有限时间流形吸引控制器之后,流形对外部有界未知扰动具有不敏感性.最后利用车摆系统来论述所提出的控制方法的设计步骤,以及通过仿真验证控制器的性能.     

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.

     

Trajectory-based design of robust non-fragile controllers for a class of uncertain linear continuous-time systems

This paper deals with a design problem of robust non-fragile stabilizing controllers for a class of uncertain linear continuous-time systems. The proposed design approach of robust non-fragile controllers is based on computation of the trajectory for the uncertain linear system and differs from the existing methods based on quadratic stabilization via Lyapunov criterion. In this paper, we show that sufficient conditions for asymptotical stability of the linear system with uncertainties and controller gain variations, and a LMI-based design algorithm of a robust non-fragile controller. Furthermore, we extend the result to the design problem of decentralized robust non-fragile controllers for a class of uncertain large-scale interconnected systems. Finally, the effectiveness of the proposed design scheme of robust non-fragile controllers is shown through illustrative examples.     

近空间飞行器多模型软切换保性能非脆弱控制

针对可变机翼后掠角近空间飞行器存在严重非线性、强耦合等特性, 在考虑控制器存在摄动的情况下, 设计了可以平滑切换的多模型软切换保性能非脆弱控制方案. 首先利用可测前提变量将系统的工作空间划分为多个子空间, 然后在每一个子空间中根据给定的性能指标设计局部模糊鲁棒保性能非脆弱控制器. 由于采用了广义系统的设计方法, 有效地减少了求解的计算量和复杂度. 系统的全局控制器由各局部控制器进行模糊加权得到, 从而实现了软切换. 对变机翼后掠角近空间飞行器的仿真实验表明了所提方法是有效的.     

Non-fragile robust optimal guaranteed cost control of uncertain 2-D discrete state-delayed systems

This paper is concerned with the problem of non-fragile robust optimal guaranteed cost control for a class of uncertain two-dimensional (2-D) discrete state-delayed systems described by the general model with norm-bounded uncertainties. Our attention is focused on the design of non-fragile state feedback controllers such that the resulting closed-loop system is asymptotically stable and the closed-loop cost function value is not more than a specified upper bound for all admissible parameter uncertainties and controller gain variations. A sufficient condition for the existence of such controllers is established under the linear matrix inequality framework. Moreover, a convex optimisation problem is proposed to select a non-fragile robust optimal guaranteed cost controller stabilising the 2-D discrete state-delayed system as well as achieving the least guaranteed cost for the resulting closed-loop system. The proposed method is compared with the previously reported criterion. Finally, illustrative examples are given to show the potential of the proposed technique.     

Non-fragile robust finite-time H ∞ control for nonlinear stochastic it? systems using neural network

This paper deals with the problem of non-fragile robust finite-time H _?? control for a class of uncertain nonlinear stochastic It? systems via neural network. First, applying multi-layer feedback neural networks, the nonlinearity is approximated by linear differential inclusion (LDI) under statespace representation. Then, a sufficient condition is proposed for the existence of non-fragile state feedback finite-time H _?? controller in terms of matrix inequalities. Furthermore, the problem of nonfragile robust finite-time H _?? control is reduced to the optimization problem involving linear matrix inequalities (LMIs), and the detailed solving algorithm is given for the restricted LMIs. Finally, an example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

Delta算子系统具有极点约束的鲁棒非脆弱方差控制

研究Delta算子描述的线性不确定系统具有圆形区域极点约束的鲁棒非脆弱方差控制问题. 针对系统参数范数有界不确定性和控制器的乘性增益不确定性, 运用线性矩阵不等式(LMI)方法, 提出具有圆形区域极点约束的状态反馈鲁棒非脆弱方差控制器存在的条件和设计方法. 数值算例表明设计方法的可行性.     

Finite-time stabilizing excitation control of a synchronous generator

Using finite-time control approach, this paper proposes a new design method of non-linear robust excitation controllers of the third-order model in power systems. The finite-time excitation controller obtained here can improve the system's behaviour in several aspects, such as quick convergence and robustness for bounded uncertainties. Simulations show that the finite-time excitation controller is more effective than some other excitation controllers.     

基于多目标控制的变体飞行器切换线性变参数控制器

变体飞行器在不同的机体构型有不同的控制目标,针对变体飞行器的多目标控制问题,提出了一种切换线性变参数(linear parameter varying,LPV)控制方法.该方法根据变体飞行器的任务模式及性能指标要求把后掠角变化范围分成不同的区域,在不同的区域根据相应的控制目标求出系统满足控制性能指标的有解条件及相应的LPV控制器,并用参数依赖多Lyapunov函数和公共Lyapunov函数两种方法保证变体过程的稳定性及快速性.仿真结果表明:在飞行器参数大范围快速变化的情况下,运用本文设计的控制器具有良好的操纵性能.     

Robust non-fragile guaranteed cost control of uncertain large-scale systems with time-delays in subsystem interconnections

In this paper, the robust non-fragile guaranteed cost-control problem is studied for a class of uncertain linear large-scale systems with time-delays in subsystem interconnections and given quadratic cost functions. The uncertainty in the system is assumed to be norm-bounded and time-varying. Also, the state-feedback gains for subsystems of the large-scale system are assumed to have norm-bounded controller gain variations. The problem is to design a state feedback control law such that the closed-loop system is asymptotically stable, and the closed-loop cost function value is not more than a specified upper bound for all admissible uncertainties. Sufficient conditions for the existence of such controllers are derived based on the linear matrix inequality (LMI) approach combined with the Lyapunov method. A parameterized characterization of the robust non-fragile guaranteed cost controllers is given in terms of the feasible solutions to a certain LMI. A numerical example is given to illustrate the proposed method.     

一类时滞线性系统的鲁棒非脆弱控制器设计

基于线性矩阵不等式（LMI）方法,研究一类时滞线性系统的鲁棒非脆弱控制器的设计问题.在假定控制器增益扰动范数有界的前提下,对不确定时滞线性系统设计了鲁棒非脆弱状态反馈控制器,同时以一个LMI的形式给出了状态反馈控制器存在的充分条件,而且该LMI是与时滞相关的,因而具有较小的保守性.数值例子证明了该设计方法的有效性和可行性.