基于部分状态信息的模糊控制器设计

基于部分状态信息的控制器是一类特殊的静态输出反馈控制器,一般难以利用线性 矩阵不等式工具求解.该文研究了Takagi-Sugeno模糊模型的部分状态反馈控制问题,设计问 题可以归结为求解一组双线性矩阵不等式.通过使控制器增益由全状态反馈变化为部分状态 反馈,这类双线性矩阵不等式可以利用同伦算法求解.从而,镇定模糊部分状态反馈控制器可 以通过迭代方法得到.仿真例子验证了算法的有效性.     

压电陶瓷驱动平台自适应输出反馈控制

压电陶瓷驱动平台的精度和动态特性主要取决于所设计的控制器是否可以有效地补偿压电陶瓷固有的迟滞特性. 针对这一问题, 提出了一种基于神经网络 (Neural network, NN)的自适应输出反馈控制策略. 为了避免压电陶瓷速度测量噪声的影响, 采用高增益观测器对压电陶瓷平台的速度状态进行估计; 为了克服压电陶瓷的迟滞非线性特征, 采用神经网络动态补偿策略; 针对神经网络逼近误差和观测器估计误差, 控制器设计中增加了鲁棒控制项. 最后应用Lyapunov 稳定性理论证明了所提出的控制器的收敛性问题. 仿真实验表明了所提控制方法的有效性.     

大时滞不确定系统的滞后时间削弱与自抗扰控制

针对具有变时滞、变参数和扰动的大时滞不确定系统的控制问题,本文提出了滞后时间削弱与自抗扰控制方法,综合应用了前馈控制、反馈控制和自抗扰补偿控制.为了提高系统的稳定性,在前馈控制器的设计中采用了系统的边界模型确定控制器参数取值范围;采用系统边界模型输出与系统实际输出的动态加权和作为反馈控制器的输入.为了提高系统控制的性能,自抗扰补偿控制回路的设计基于标称模型的补偿控制器.理论证明和仿真结果表明,所提出的方法是有效的,其在具有模型参数变化、滞后时间变化和外部扰动情况下,能保证系统的稳定性和良好的控制性能.     

一类分布式系统的自适应跟踪和扰动抑制

研究直接自适应状态反馈控制策略解决一类有故障和摄动关联链接的分布式大系统渐进跟踪和扰动抑制问题. 根据特殊的分布式结构, 在所有关联故障因子, 关联通道摄动和子系统外部干扰的上界都未知下, 提出自适应率在线升级控制器参数. 基于自适应策略信息, 构造一类分布式状态反馈控制器自动补偿故障和摄动影响, 同时抑制外部扰动. 在关联通道有故障摄动和外部扰动情况下, 所提出的自适应鲁棒跟踪控制器可以保证所得自适应闭环大系统稳定, 及每个子系统渐进输出跟踪所对应参考信号. 最后由一个仿真例子评估所提技术的有效性.     

非线性系统的主动容错控制

对一般的非线性系统提出了一种新的主动容错控制方法.系统正常工作时,采用基于迭代学习观测器的输出反馈控制策略,控制器为迭代学习观测器的状态和调节参数的函数,此输出反馈控制器能良好地镇定该非线性系统.当系统发生故障后,进行控制器重组,在调节参数的自适应调节律中引入了故障估计的信息,使得系统发生故障后包含故障估计信息的重组控制器仍然能使系统稳定,实现了非线性系统的主动容错控制.计算机模拟显示所提出算法的有效性.     

基于神经网络的一类非线性系统自适应输出跟踪

针对一类未知非线性系统,提出了一种输出反馈控制方法.首先,在假设系统状态已 知情况下设计状态反馈控制器,实现跟踪性能;然后,在系统状态不完全可测的情况下,通过 设计高增益观测器对系统的状态进行估计,实现输出反馈控制器设计,证明了所设计的输出 反馈控制器可以获得状态反馈控制器的性能.     

不确定时滞广义双线性系统的鲁棒镇定

针对不确定参数是时变但满足匹配条件的时滞广义双线性系统的鲁棒控制问题进行了研究,设计状态反馈鲁棒控制器,使得所有满足条件的不确定时滞广义双线性系统鲁棒稳定.基于Lyapunov稳定性理论,采用线性矩阵不等式方法,提出了不确定时滞广义双线性系统鲁棒镇定的充分条件,并给出了使得闭环系统鲁棒镇定的状态反馈控制器设计方法.定理解决了介于非线性和线性之间的不确定时滞广义双线性系统的有关理论.仿真实例说明了定理的有效性和合理性.     

一类非线性系统的控制器和观测器设计

研究一类非线性系统的全状态反馈控制问题、观测器设计问题及输出反馈控制设计问题.首先设计出非线性全状态反馈控制器,获得了系统指数镇定的充分条件.然后提出了非线性观测器,并证明了该观测器是指数稳定观测器.进一步,在控制器和观测器问题的充分条件满足的假设下,证明了提出的带估计状态的反馈控制能达到指数镇定.最后,仿真实例验证了所得结果的有效性.     

离散系统输出反馈H∞控制

研究了离散控制系统输出反馈H∞控制问题,已有方法对于控制系统系数矩阵要求十分严格,给出了采用输出反馈控制的新的控制器设计方法.经由相关的引理,针对不同的离散控制系统得出三个定理,将已有的输出反馈H∞控制的双线性矩阵不等式条件转换为一个线性矩阵不等式条件.可以充分利用线性矩阵不等式凸优化技术解决,输出反馈控制器设计提供更大的可行性,并且对于系统的系数矩阵要求有所降低,在一定程度上放松了已有结果的保守性.同时也说明了方法具有更大的应用范围.最后,一个仿真实例说明了算法的有效性.     

网络控制系统动态输出反馈控制

考虑传感器到控制器信道上的丢包和时延以及控制器到执行器信道上的时延,该文研究了连续时间网络控制系统动态输出反馈控制问题。通过考虑量测输出到达时刻的非均匀分布特性并引入线性估计方法估计量测输出,建立了新的网络控制系统模型。基于新建模型,给出了动态输出反馈控制器设计准则。最后通过数值例子验证了该文提出了控制器设计方法的有效性。     

不确定非线性系统基于偏差分离的双线性控制

非线性和不确定性是制约控制系统性能的主要因素, 为此出现了许多方法都试图克服这些因素的影响. 本文提出一种基于偏差分离的双线性控制策略, 在线获取模型偏差信息, 并采用简单的双线性控制结构, 具有很好的工程意义. 论文证明了双线性控制系统指数渐近稳定的充分条件. 仿真结果表明所提出的双线性控制策略的有效性.     

Static output feedback controller design for fuzzy systems: An ILMI approach

This paper examines the problem of static output feedback control of a Takagi-Sugeno (TS) fuzzy system. The existence of a static output feedback control law is given in terms of the solvability of bilinear matrix inequalities. An iterative algorithm based on the linear matrix inequality is proposed to compute the static output feedback gain. To reduce the conservatism of the design, the structural information of the membership function of the fuzzy rules is incorporated. Numerical examples are used to illustrate the validity of the methods.     

网路化双线性系统的预测控制优化算法研究

本文对一类离散时间双线性系统进行网络化预测控制研究.针对控制系统网络信道传输引起的前向通道和反馈通道时延问题,基于双线性系统结构特性提出2种逐步优化算法对非凸优化问题进行求解,进而得到未来时刻的预测控制序列.仿真实例说明所求预测控制序列可以主动补偿网络引起的时延问题,从而说明所提出预测控制算法的有效性.     

状态反馈预测控制在双线性系统中的应用

针对可输入输出(I/O)精确线性化的双线性系统,提出了一种直接的预测控制算法。这种算法无需对系统进行线性化,避免了线性化后再引入线性控制方法而带来的复杂运算,并且由于引入状态反馈预测控制的思想,使用实测状态变量反馈,提高了控制系统抑制未知干扰的能力,改善了控制系统的鲁棒性。给出了算法使用条件和推导过程,针对氮合成反应器设计了相应的控制器。仿真结果表明,控制效果良好。     

Robust H infinity static output feedback control of fuzzy systems: an ILMI approach.

This paper examines the problem of robust H infinity static output feedback control of a Takagi-Sugeno fuzzy system. The proposed robust H infinity static output feedback controller guarantees the pounds 2 gain of the mapping from the exogenous disturbances to the regulated output to be less than or equal to a prescribed level. The existence of a robust H infinity static output feedback control is given in terms of the solvability of bilinear matrix inequalities. An iterative algorithm based on the linear matrix inequality is developed to compute robust H infinity static output feedback gains. To reduce the conservatism of the design, the structural information of membership function characteristics is incorporated. A numerical example is used to illustrate the validity of the design methodologies.     

Quadratic cost output feedback control for bilinear systems

This paper considers output feedback control problems for bilinear systems with a quadratic cost function and develops a robust control theory approach. A key point of the approach is to regard once the bilinear term as a term with unknown parameters and then use some robust control synthesis methods. This approach derives two types of nonlinear output feedback controller that guarantee an upper bound for the cost function. Efficiencies of the proposed approach are also demonstrated through a numerical example.     

Robust H/sub /spl infin// static output feedback control of fuzzy systems: an ILMI approach

This paper examines the problem of robust H/sub /spl infin// static output feedback control of a Takagi-Sugeno fuzzy system. The proposed robust H/sub /spl infin// static output feedback controller guarantees the L/sub 2/ gain of the mapping from the exogenous disturbances to the regulated output to be less than or equal to a prescribed level. The existence of a robust H/sub /spl infin// static output feedback control is given in terms of the solvability of bilinear matrix inequalities. An iterative algorithm based on the linear matrix inequality is developed to compute robust H/sub /spl infin// static output feedback gains. To reduce the conservatism of the design, the structural information of membership function characteristics is incorporated. A numerical example is used to illustrate the validity of the design methodologies.     

On the controllability of a class of discrete bilinear systems

The subject of this paper is the controllability of a class of time invariant discrete bilinear systems. Bilinear systems are classified into two categories: homogeneous and inhomogeneous. Necessity as well as the sufficiency results are obtained by means of decomposing the bilinear system into a linear system and a multiplicative feedback. Byproducts of the decomposition are the notions of multiplicative feedback compensation and the multiplicative feedback with bias compensation which may prove to be alternatives for the classical linear feedback compensation.     

L1 synthesis of a static output controller for positive systems by LMI iteration

An approach to find a static output feedback gain that makes the feedback system positive and minimizes the L₁ gain is proposed. The problem of finding a static output feedback gain has 3 aspects: stabilizing the system, making the system positive, and then minimizing the L₁ gain. Each subproblem is described by bilinear matrix inequality with respect to the feedback gain and the Lyapunov matrix or vector. Linear matrix inequality (LMI) that is sufficient to satisfy bilinear matrix inequality is derived using a convex‐concave decomposition, and the feedback gain sequence is calculated by an iterative solution of LMI. The sequence of the upper bounds on the design parameter is guaranteed to be monotonically nonincreasing for each algorithm. Similarly, 2 other LMIs are derived for each subproblem using another convex‐concave decomposition and PK iteration. The effectiveness of these algorithms is illustrated via several numerical examples.     

Output Feedback Control of Bilinear Systems via a Bilinear LTR Observer

In the literature, most observer-based output feedback controls for bilinear systems are only applicable to open-loop (neutrally) stable systems. This paper proposes a new observer-based output feedback control that can be applied to open-loop unstable systems. The key component of the new control is an exponentially stable bilinear loop transfer recovery (LTR) observer that derives from the linear LTR observer.