不确定非线性系统的鲁棒H∞控制分析与综合

讨论一类仿射非线性系统的鲁棒H_∞ 控制问题. 针对自由系统, 外部干扰输入矩阵和控制输入矩阵都具有加法不确定性的系统, 将鲁棒性能的分析和综合归结为求解一组Hamilton_Jacobi不等式, 给出了确保非线性控制系统满足鲁棒干扰抑制性能的充分条件, 获得了非线性鲁棒控制器的一种形式. 一个仿真例子验证了所得结论的正确性.     

非线性不确定中立型系统的鲁棒H∞控制

考虑系统外界干扰、系统参数摄动等非线性扰动环节对中立型时滞系统的H∞影响,提出基于Lyapunov稳定性理论的鲁棒H∞控制器的设计思想.利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了该类具有状态非线性不确定性中立型时滞系统的鲁棒∞控制器的设计实例.在非线性不确定函数满足增益有界的条件下,得到了该类时滞系统满足鲁棒∞性能的一个充分条件.通过求解一个线性矩阵不等式LMI,即可获得鲁棒∞控制器.仿真结果表明了基于Lyapunov稳定性理论,LMI技术设计的控制器克服了系统外界非线性干扰或系统本身非线性参数摄动的影响,实现了闭环系统的H∞性能条件下的渐近稳定,满足了该系统鲁棒H∞控制的要求.     

基于模型的PI鲁棒控制的电子节气门方法研究

精确控制电子节气门对提高汽车动力特性,减少危害气体排放,提高燃油利用效率具有重要意义。针对电子节气门系统的非线性和干扰等不确定特性,设计PI鲁棒控制器,克服非线性等对电子节气门输出响应的影响。该控制器在传统的PID算法中增加非线性控制量,能抑制由于系统非线性环节等干扰引起的性能恶化。根据电子节气门动作信号抽象出系统输入信号,对控制系统进行仿真。仿真结果表明鲁棒PI控制的电子节气门控制系统具有较小的超调量,能快速跟踪输入并具有较小的稳态误差和一定的鲁棒特性。     

运用区间算法的约束非线性系统鲁棒模型预测控制

针对一类具有输入和状态约束的干扰有界非线性系统,提出了基于区间分析的约束非线性鲁棒模型预测控制,以降低计算量并扩大系统吸引域.首先,在集合运算的基础上,利用区间运算和函数区间扩展,给出了一种计算效能更好、保守性更低的非线性系统鲁棒一步集计算方法;其次,构造重叠的多面体控制不变集序列并以此计算约束非线性系统的鲁棒多步集,并通过设计基于集合的在线优化策略,提出了基于鲁棒一步集的单步优化非线性模型预测控制,有效降低了非线性优化的在线计算量;最后,仿真实例验证了算法的有效性.     

具有非线性扰动的广义系统的鲁棒H∞控制

研究具有非线性结构扰动广义系统的鲁棒H∞控制和鲁棒H∞保性能控制问题,该不确定性为时间和状态的函数.且满足Lipschitz条件.目的是分别设计系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器.应用线性矩阵不等式方法,分别给出了系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器存在的充分条件.当这些条件可解时,分别给出了鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器的表达式.最后通过一个仿真算例说明了所给出方法的应用.     

挠性卫星姿态跟踪自适应L2增益控制

针对在轨挠性卫星姿态跟踪时存在参数不确定、外部干扰以及控制输入受限等问题,提出了一种自适应L2增益控制方法.首先利用神经网络来逼近系统中的未知非线性动态特性,设计自适应控制律来处理系统中的不确定参数:其次设计了一鲁棒控制器使得干扰力矩对系统性能输出具有L2增益,从而实现对干扰的抑制控制.最后通过引入附加的输入误差系统,...     

非线性不确定随机多重时滞系统的鲁棒H_∞控制

研究一类非线性不确定随机多重时滞系统的鲁棒 H∞ 控制问题。运用线性矩阵不等式方法 ,导出了满足系统随机鲁棒稳定的充分条件 ,提出实现系统在一定概率意义下干扰衰减鲁棒镇定的鲁棒无记忆控制器设计方法     

含有不确定性的非线性互联系统的鲁棒分散H_∞控制(英文)

讨论了含有不确定性非线性互联系统的鲁棒分散H∞ 控制问题 ,建立了鲁棒H∞ 控制与H∞ 控制之间的联系 .在这种联系基础上 ,基于Hamilton Jacobi不等式给出了含有不确定性互联系统的鲁棒分散H∞ 控制问题存在的充分条件 .分别构造出状态反馈和输出反馈分散控制器以确保闭环系统从外部干扰输入到控制输出的L2 增益小于或等于一预先给定的正数 .     

具有输入饱和的非线性关联大系统的分散控制

考虑了一类具有输入饱和的不确定非线性关联大系统的分散输出反馈鲁棒镇定问题,利用Riccati方程的方法和矩阵的Moore-Penrose逆给出了这类系统的一种分散输出反馈鲁棒镇定控制器的设计方法.同时,考虑了一类具有输入饱和的不确定非线性相似关联大系统,利用相似系统的结构特点,简化了分散输出反馈鲁棒镇定的条件.     

最优迭代学习控制的鲁棒稳定性及其在注塑机控制中的应有

提出了一种鲁棒最优迭代控制器的设计方法.对于任意有界的参考输出和不确定的初 始值,建立了由最优迭代学习控制器保证闭环系统有界输入有界输出(BIBO)鲁棒稳定性的充要 条件.实际应用中可根据不确定初始设定值和干扰对加权矩阵进行调整,从而保证闭环系统性能 随迭代过程的进行而得到改进.在注塑机控制中的应用验证了本文结论的有效性.     

输入受限的多旋翼无人机轨迹跟踪鲁棒正定不变集设计

针对输入受限的多旋翼无人机轨迹跟踪问题设计了鲁棒正定不变集.考虑多旋翼无人机的非线性动力学模型、外部不确定干扰以及输入饱和约束等因素,首先设计带有干扰抵消项的非线性控制律以保证无人机轨迹跟踪的稳定性,进而基于线性矩阵不等式(LMIs)构造了鲁棒正定不变集.在所设计的控制律作用下,无人机轨迹跟踪误差一旦进入所构造的不变集则将始终处于该集合内,并最终趋于零.理论推导过程与仿真实验结果均验证了以上特性.     

一类不确定非线性广义时滞系统的H∞控制

针对一类具有非线性控制输入的参数不确定广义时滞系统,研究了该类广义系统的鲁棒H∞控制问题.利用Lyapunov泛函方法和线性矩阵不等式工具,无需对广义系统进行转化,得到了闭环系统鲁棒渐近稳定且具有H∞范数界的充分条件;将其转化为不带参数不确定矩阵的线性矩阵不等式,基于相应的线性矩阵不等式可行解,给出了该类广义系统的H∞控制律的构造方法.数值例子表明了该方法的有效性和可行性.     

具有输入饱和的近空间飞行器鲁棒控制

针对近空间飞行器这一类存在外部扰动,输入饱和和参数不确定的多输入多输出线性系统,提出了一种基于干扰观测器的抗饱和鲁棒控制方案.将干扰观测器与抗饱和控制技术相结合,从而消除系统存在的未知外部扰动、输入饱和和不确定性对系统控制的影响.首先,设计干扰观测器对线性外部系统产生的未知扰动进行估计.然后根据干扰观测器输出,通过超前抗饱和方法设计抗饱和补偿器,并将其加入到鲁棒控制器的设计中,保证闭环系统存在输入饱和、未知外部扰动和参数不确定情况下的稳定性.为便于设计,干扰观测器、抗饱和补偿器和控制器设计矩阵均通过求解线性矩阵不等式得到.最后,将提出的鲁棒抗饱和控制方法应用于近空间飞行器,仿真结果验证了该控制方案的有效性.     

一类不确定非线性系统的鲁棒H∞控制

讨论了在自由系统和输入通道都带有有界不确定性的仿射非线性系统的鲁棒H∞ 控制问题,给出了状态反馈控制设计,对所有允许的不确定性它既能保证关于H∞模的干扰 抑制品质,又能镇定该系统.同时指出如果一个相应的Hamilton-Jacobi不等式有非负解,则 该不确定仿射非线性系统的鲁棒H∞控制问题可解.     

关于一类脉冲切换系统的鲁棒H∞控制

研究一类具有扰动的脉冲切换线性系统的鲁棒H控制问题.分别从系统的鲁棒稳定性及其鲁棒性能两方面进行分析.首先利用Lyapunov函数法对系统的稳定性进行分析,给出了系统鲁棒渐近稳定的几个重要的充分条件,通过它很容易判断系统是否鲁棒稳定.进一步运用线性矩阵不等式(LMI)法对系统鲁棒性能进行分析,得到了一般系统的状态反馈矩阵和脉冲控制矩阵,并在此基础上得出了一个鲁棒H控制律.最后提出了一套基于MAT-LAB软件的鲁棒控制器的设计方法,并通过一个数值例子很好地验证了文中主要结论的有效性.     

不确定时滞系统相容指标下的鲁棒容错控制器设计

研究了一类同时具有非线性不确定特性、干扰输入和时滞特性的线性系统鲁棒容错控制问题.在更实际、更一般的执行器故障模式下,利用线性矩阵不等式方法,分析了与鲁棒稳定性能相容的H∞扰动衰减性能指标的取值范围;在指标相容的基础上,给出了鲁棒H∞容错控制器存在的充分条件,以及容错控制器的构造性设计方法.仿真实例验证了方法的有效性.     

考虑执行器动态和输入受限的近空间飞行器鲁棒可重构跟踪控制

针对多变量、不稳定的近空间飞行器姿态系统,在系统存在参数不确定和外部干扰的情况下,并考虑执行器动态和输入受限,提出一种鲁棒可重构跟踪控制策略.首先,利用二阶滑模干扰观测器分别重构姿态、角速率回路的复合干扰;其次,采用鲁棒二阶滑模积分滤波器的反推(backstepping)方法避免了控制器设计中微分项膨胀问题,利用鲁棒项抵消重构误差对系统的影响,以实现姿态控制器设计.然后,在考虑执行器动态、输入受限及舵面卡死故障下,给出一种线性矩阵不等式的在线优化舵面分配算法,以实现飞行器的姿态角渐近跟踪期望的制导指令.最后,仿真结果表明所提出的方法具有良好的跟踪控制性能.     

时变非线性不确定系统H∞鲁棒模型预测控制

针对输入受限的时变不确定非线性系统,提出一种H∞鲁棒模型预测控制策略。假设线性化系统矩阵一致有界,将非凸的无穷时域优化问题转化为带有单个线性矩阵不等式(LMI)约束的凸优化问题,降低控制量求解难度。结合滚动优化原理与H∞控制方法在线极小化性能指标,使得闭环系统满足控制性能和约束。在LMI框架下给出H∞NMPC的求解方法及其鲁棒稳定性充分条件。仿真实验对比验证了该策略的有效性。     

基于T-S模糊模型的转台鲁棒最优控制器设计

针对飞行器仿真转台系统的非线性以及不确定性问题,提出了基于T-S模糊模型的鲁棒最优控制器设计方法.首先,利用IF-THEN模糊规则将转台速度环系统的状态空间分成不同的区域,构建具有参数不确定性的T-S模糊模型;然后,根据给定的最优性能指标要求以及控制输入约束,通过求解一组线性矩阵不等式(LMIs)进行鲁棒最优控制嚣设计.仿真结果表明,该方法不仅具有比较好的控制效果,而且能有效地解决控制输入约束问题,并能很好地保证对参数变化的鲁棒稳定性.     

基于H∞性能的不确定多速率系统鲁棒预测控制

研究含有不确定性的输入多采样率控制系统的鲁棒预测控制问题,提出了基于Hoo性能的鲁棒预测控制算法.该算法采用线性矩阵不等式(LMI)的方法,得出闭环多采样率系统具有H∞性能指标的上界γ,并给出保证闭环系统鲁棒稳定的判据.仿真结果表明了该算法的有效性.