二次型耗散线性离散系统的鲁棒性分析与控制

考虑一类不确定离散多变量系统的鲁棒二次型耗散性分析和控制,其中各不确定参数矩阵具有线性分式形式.首先对确定系统建立二次型耗散性与正实性之间的等价关系,由此导出线性系统二次型耗散的充分必要条件;然后证明不确定系统的鲁棒耗散性分析和控制可转化为确定系统的耗散性分析和设计,给出了这类不确定系统鲁棒耗散的充分必要条件以及鲁棒耗散控制问题的线性矩阵不等式解法.所得结果可将H∞控制与正实控制统一起来,提供一种较为灵活、保守性较小的系统设计方法.仿真例子说明了所提方法的有效性.     

不确定广义线性时变系统的鲁棒稳定和二次稳定

针对不确定广义线性时变系统,采用矩阵不等式的分析方法,提出不确定广义线性时变系统鲁棒稳定和二次稳定的概念.建立该类系统的矩阵不等式,将该类系统的鲁棒控制问题转化为求解矩阵不等式问题,得到该类系统鲁棒稳定和二次稳定的充分必要条件,并给出一种状态反馈鲁棒镇定控制器的设计方法.最后,通过数值算例表明了所提出方法的可行性.     

不确定线性时滞系统的稳定化控制器设计*

本文研究了不确定线性时滞系统的稳定化鲁棒控制器设计问题,给出了一类不确定线性时滞系统稳定化鲁棒控制器的设计方法,对于一般的不确定线性时滞系统,如果它们的标称系统是二次型能稳的,则该不确定线性时滞系统也是能稳的,且给出了其稳定化控制器的设计方法。     

基于鲁棒可靠性的不确定时滞系统最优H∞控制器设计

用区间变量描述控制系统参数的不确定性,提出了不确定时滞系统鲁棒H_∞控制的鲁棒可靠性方法,基于鲁棒可靠性的不确定时滞系统最优状态反馈H_∞控制器设计方法,将系统的最优控制器设计归结为基于线性矩阵不等式(LMI)的优化问题．所设计的控制器可以在满足对所有不确定性鲁棒可靠的前提条件下,具有最优的H_∞鲁棒性能,并能在控制系统的设计中综合考虑控制性能、控制代价和鲁棒可靠性．数值算例说明了所提方法的有效性和可行性．     

基于误差状态方程的机械臂H_∞最优控制

针对不确定性二自由度机械臂的跟踪控制问题,为了同时保证控制系统的鲁棒稳定和鲁棒性能,提出了基于跟踪误差线性状态方程的H∞最优控制方法。首先建立了二自由度机械臂系统轨迹跟踪误差的状态方程,考虑系统中存在的不确定性和未知扰动,对误差状态推导出基于线性二次型性能指标的鲁棒H∞最优控制律,该控制律不仅保证了控制系统的鲁棒稳定而且使控制系统达到给定性能指标下的鲁棒最优性能。同时证明了闭环系统的渐进稳定性和线性二次型最优。由提出的广义控制力进而得到机械臂的控制力矩,实现鲁棒控制。最后应用simulink对系统进行仿真,仿真结果验证了方法的正确性和有效性。     

基于误差状态方程的机械臂H_∞最优控制北大核心CSCD

针对不确定性二自由度机械臂的跟踪控制问题,为了同时保证控制系统的鲁棒稳定和鲁棒性能,提出了基于跟踪误差线性状态方程的H∞最优控制方法。首先建立了二自由度机械臂系统轨迹跟踪误差的状态方程,考虑系统中存在的不确定性和未知扰动,对误差状态推导出基于线性二次型性能指标的鲁棒H∞最优控制律,该控制律不仅保证了控制系统的鲁棒稳定而且使控制系统达到给定性能指标下的鲁棒最优性能。同时证明了闭环系统的渐进稳定性和线性二次型最优。由提出的广义控制力进而得到机械臂的控制力矩,实现鲁棒控制。最后应用simulink对系统进行仿真,仿真结果验证了方法的正确性和有效性。     

广义不确定周期时变系统的鲁棒稳定性分析

研究广义不确定周期时变系统的鲁棒稳定性问题.基于广义周期时变系统Lyapunov不等式,提出了广义不确定周期时变系统鲁棒稳定的概念,采用矩阵不等式(LMI)方法,得到了该类系统鲁棒稳定的充分必要条件;然后,进一步研究了在状态反馈控制下保证闭环系统鲁棒稳定的条件,给出了一族状态反馈鲁棒稳定器的设计方法;最后,引入了广义周期时变系统二次稳定的概念,并讨论了二次稳定性与鲁棒稳定性之间的关系.     

带不确定时滞的中立型系统之鲁棒非脆弱保性能控制

针对一类动态不确定时滞中立型系统,研究了非脆弱鲁棒保性能控制器设计问题.考虑的中立型系统和状态反馈控制器均具有不确定性.在适当的假设下利用Lyapunov稳定性方法,以线性矩阵不等式的形式,给出了使该动态时滞不确定中立型系统二次稳定及非脆弱鲁棒保性能状态反馈控制器存在的充分条件.通过求解相应的线性矩阵不等式就可得到系统的非脆弱鲁棒保性能控制器,同时也能保证二次性能函数不超过一个确定的界.最后,用数值仿真验证了所给方法的可行性.     

不确定时滞系统无记忆鲁棒镇定控制

本文研究了一类状态和控制同时存在滞后的线性时变不确定时滞系统的鲁棒镇定控制问题，针对所有容许的时变未知且有界的不确定性，得到了确保闭环系统二次稳定的充分条件。文中进一步把不确定时滞系统的二次镇定控制器设计问题等价为线性时不变系统的状态反馈标准Ｈ∞控制问题，并由此得到鲁棒镇定控制器综合设计方法。     

线性离散时滞系统的鲁棒耗散控制

考虑线性离散时滞系统的二次型耗散控制问题.对于确定系统,给出渐近稳定且严格二次型耗散的条件和动态输出反馈控制器使闭环系统渐近稳定且严格二次型耗散.对于不确定系统,考虑不确定性具有耗散特性的情形,讨论鲁棒耗散性分析和动态输出反馈鲁棒耗散控制问题.通过构造增广系统,将不确定系统的鲁棒严格二次型耗散分析和设计转化为确定系统的情况.所得结果为离散时滞系统的无源控制和H∞控制提供了统一框架,且为离散时滞系统的分析和设计提供了一种更灵活、保守性更小的方法.     

Robust stabilization of stochastic systems based on the LQ cont roller

The robust exponential stability in mean square for a class of linear stochastic uncertain control systems is dealt with. For the uncertain stochastic systems ,we have designed an optimal controller which guarantees the exponential stability of the system. Actually ,we employed Lyapunov function approach and the stochastic algebraic Riccati equation (SARE) to have shown the robustness of the linear quadratic (LQ) optimal control law. And the algebraic criteria for the exponential stability on the linear stochastic uncertain closed- loop systems are given.     

Robust stabilization of stochastic systems based on the LQ controller

The robust exponential stability in mean square for a class of linear stochastic uncertain control systems is dealt with. For the uncertain stochastic systems, we have designed an optimal controller which guarantees the exponential stability of the system. Actually, we employed Lyapunov fimction approach and the stochastic algebraic Riccati equation (SARE) to have shown the robusmess of the linear quadratic(LQ) optimal control law.And the algebraic criteria for the exponential stability on the linear stochastic uncertain closed-loop systems are given.     

线性多变量系统的鲁棒耗散控制

Robust quadratic dissipative control for a class of linear multi-variable systems with parameter uncertainties is considered, where the uncertainties are expressed in a linear fractional form. For the nominal system without uncertainties, the equivalence between quadratic dissipativeness and positive realness is established, and conditions are derived for linear systems to be quadratic dissipative. As for uncertain systems, it is shown that the robust quadratic dissipative control problem for the uncertain system can be reduced to the corresponding problem for a related system without uncertainties. The control problem concerned can be solved using LMI approach. The results of the paper unify existing results on H1 control and positive real control and provide a more flexible and less conservative control design method.     

不确定时滞系统的全局鲁棒最优滑模控制

针对一类不确定性时滞系统, 研究线性二次型最优调节器的鲁棒性设计问题. 首先基于级数近似方法, 将原标称时滞系统的最优调节器问题转化为迭代求解一族不含时滞的两点边值问题, 从而获得标称时滞系统最优控制的近似解. 然后将滑模控制理论应用于最优调节器的设计, 使得系统对于不确定性具有全局的鲁棒性, 并且其理想滑动模态与标称系统的最优闭环控制系统相一致, 从而实现了全局鲁棒最优滑模控制. 仿真示例将所提出的方法与相应的二次型最优控制进行比较, 验证了该方法的有效性和优越性.     

带有状态和输入时滞的不确定广义系统的鲁棒预测控制

针对一类同时具有状态和输入时滞的不确定广义系统, 研究其鲁棒预测控制问题, 给出了鲁棒预测控制器的综合方法. 运用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法, 近似求解无穷时域二次性能指标优化问题, 从而得到鲁棒预测控制器存在的充分条件和显式表达式. 证明了优化问题在初始时刻的可行解, 可以保证广义闭环时滞系统是渐近稳定且正则无脉冲的. 仿真算例验证了所提出方法的有效性.     

线性不确定系统的鲁棒稳定控制器设计

对于满足匹配条件的线性不确定系统,本文根据Lyapunov稳定性原理给出一种鲁棒稳 定控制器的设计方法,这种方法可以设计鲁棒稳定控制器对于标称系统是最优的.本文还将 这种方法推广到不满足匹配条件的线性不确定系统,并给出数值例子说明了这种方法的有效 性.     

Uniting local and global controllers for uncertain nonlinear systems: beyond global inverse optimality

This paper provides a solution to a new problem of global robust control for uncertain nonlinear systems. A new recursive design of stabilizing feedback control is proposed in which inverse optimality is achieved globally through the selection of generalized state-dependent scaling. The inverse optimal control law can always be designed such that its linearization is identical to linear optimal control, i.e. optimal control, for the linearized system with respect to a prescribed quadratic cost functional. Like other backstepping methods, this design is always successful for systems in strict-feedback form. The significance of the result stems from the fact that our controllers achieve desired level of ‘global’ robustness which is prescribed a priori. By uniting locally optimal robust control and global robust control with global inverse optimality, one can obtain global control laws with reasonable robustness without solving Hamilton–Jacobi equations directly.     

不确定条件下控制分配问题的鲁棒优化方法

针对具有冗余执行机构的过驱动系统, 在考虑控制效率不确定性的条件下, 提出了一种基于鲁棒优化理论的控制分配算法. 研究了原始不确定鲁棒优化模型的建立和基于椭球不确定集的鲁棒对等式的转化问题, 并推广到可由锥二次不等式表示的不确定集的情况. 讨论了鲁棒优化控制分配算法的求解方法及其计算复杂度. 最后, 针对多操纵面飞机的最优控制分配问题与传统算法进行了仿真比较, 结果表明鲁棒优化算法能有效降低控制效率不确定性的影响, 使分配结果更为合理, 从而具有更好的鲁棒性, 同时能有效提高操纵面故障情况下闭环系统的控制重构能力, 很好地改善了飞控系统的性能.     

Modeling and robust discrete LQ repetitive control of electrically driven robots

Discrete linear quadratic control has been efciently applied to linear systems as an optimal control.However,a robotic system is highly nonlinear,heavily coupled and uncertain.To overcome the problem,the robotic system can be modeled as a linear discrete-time time-varying system in performing repetitive tasks.This modeling motivates us to develop an optimal repetitive control.The contribution of this paper is twofold.For the frst time,it presents discrete linear quadratic repetitive control for electrically driven robots using the mentioned model.The proposed control approach is based on the voltage control strategy.Second,uncertainty is efectively compensated by employing a robust time-delay controller.The uncertainty can include parametric uncertainty,unmodeled dynamics and external disturbances.To highlight its ability in overcoming the uncertainty,the dynamic equation of an articulated robot is introduced and used for the simulation,modeling and control purposes.Stability analysis verifes the proposed control approach and simulation results show its efectiveness.