基于H∞理论的关联大系统分散鲁棒控制

基于H∞理论提出了关联大系统分散鲁棒控制的一种新的设计方法.得到的控制器不但 使闭环系统渐近稳定,而且能使闭环系统从扰动输入到被控输出的传递矩阵的H∞范数小于 某个给定的扰动变小常数,并对系统参数的不确定性具有鲁棒性.     

非线性系统无需初始条件预设性能有界H∞容错控制

针对一类具有外部扰动和传感器故障的非线性系统, 本文研究了其自适应预设性能有界H∞容错控制问题. 本文提出一种新的预设性能控制设计方法, 使得预设性能函数的选择与系统被约束变量的初始状态完全无关,用一种全新的方式解决了传统预设性能方法的控制效果依赖被约束变量初始条件的问题. 基于该设计方法和有界H∞控制方法, 在未知系统初始条件的情况下获得了系统的自适应预设性能有界H∞控制器. 本文所设计的控制器能够保证系统中的所有信号都是有界稳定的, 系统的输出变量能够被预设性能函数约束, 并且对于外部干扰具有很好的抑制作用. 最后, 仿真结果验证了该控制器的可行性及有效性.     

基于H∞/H2的多变量约束热轧带钢AGC鲁棒控制

研究了热轧带钢自动厚度控制(AGC)的鲁棒控制问题.为了消除轧制过程中其它变量对厚度控制精度的影响,提出了一种基于H∞/H2的多变量约束控制策略.首先,采用高阶未建模扰动对控制输入传函的H∞范数作为鲁棒性能指标,张力与活套等约束量对输出评价信号传函的H2范数作为LQG性能指标,建立了受约束的厚度控制模型.其次,设计了H∞/H2状态反馈鲁棒控制器,把受约束的AGC控制转化为系统在模型摄动与外界扰动下满足一定性能指标的鲁棒控制问题.最后,仿真结果表明,所设计的H∞/H2控制器具有良好的鲁棒控制特性.     

有界扰动系统高效鲁棒预测控制器设计

具有有界扰动的有约束线性系统是一类常见的不确定系统. 针对此类系统, 本文借鉴扰动不变集方法, 通过离线设计两个椭圆不变集以降低以往设计的保守性, 进而提出一种有界扰动系统的高效鲁棒预测控制器(SD–ERPC)的设计方法. 该方法能够较好地处理扰动对系统的影响, 在减小控制器在线计算量的同时, 扩大原ERPC设计的初始可行域, 且具有较好的控制性能. 文中给出了SD–ERPC控制器可行性和鲁棒稳定性的理论证明,并通过仿真算例验证了该控制器的有效性.     

广义系统的H∞最优控制

研究连续广义系统的标准H2最优控制器的设计问题.利用线性分式变换方法给出该 系统的所有稳定化控制器的参数化形式,从而借助于两个广义H2代数Riccati方程和两个广义 Lyapunov方程,分别给出该系统的一个标准H2最优控制器的设计及最优H2范数的计算.最 后用一个算例进一步说明设计方法.     

广义系统的H2最优控制

研究连续广义系统的标准H2最优控制器的设计问题.利用线性分式变换方法给出该系统的所有稳定化控制器的参数化形式,从而借助于两个广义H2代数Riccati方程和两个广义Lyapunov方程,分别给出该系统的一个标准H2最优控制器的设计及最优H2范数的计算.最后用一个算例进一步说明设计方法.     

具有α-稳定的NCS满意容错设计

针对具有时变时延和丢包的网络化控制系统,考虑参数不确定性和外界有限能量扰动的影响,研究了系统在执行器发生失效故障时的满意容错设计问题.将丢包当作一种特殊时延,综合考虑时延上、下界及变化率,通过构造适当的时滞依赖Lyapunov-Krasovskii泛函,推证出了具有两类不同被调输出的不确定闭环故障网络化控制系统,在α-稳定、H∞扰动衰减指标和广义H2三类指标共同约束下的满意容错设计准则,并以求解LMIs的方式给出了具有多指标约束的满意容错控制器的优化设计方法.由于证明过程未进行模型转换和引入其他自由权矩阵,Lyapunov-Krasovskii泛函中充分考虑了时延信息,并采用了较紧的积分不等式,因而结果具有较少保守性和计算量.最后以仿真算例验证了该方法的可行性和有效性.     

基于多步控制策略的混合H2/H∞鲁棒预测控制器设计

针对具有外界扰动的线性定常(Linear time invariant, LTI)系统, 本文研究了其鲁棒预测控制器(Robust model predictive control, RMPC)的设计方法. 设计采用了混合的H2/H∞控制方法以有效地兼顾系统的抗干扰能力和闭环控制性能. 同时, 为了降低设计的保守性, 设计利用闭环多步控制策略以扩大控制器的可行范围, 改善系统控制性能. 进而, 为了便于实际实施, 提出该RMPC的简化设计, 通过将大部分在线计算量离线完成以降低鲁 棒预测控制器的在线计算量.     

六自由度机械臂约束预测控制系统的设计

本文提出了一种基于约束预测控制的机械臂实时运动控制方法.该控制方法分为两层,分别设计了约束预测控制器和跟踪控制器.其中,约束预测控制器在考虑系统物理约束的条件下,在线为跟踪控制器生成参考轨迹;跟踪控制器采用最优反馈控制律,使机械臂沿参考轨迹运动.为了简化控制器的设计和在线求解,本文采用输入输出线性化的方式简化机械臂动力学模型.同时,为了克服扰动,在约束预测控制器中引入前馈策略,提出了带前馈一反馈控制结构的预测控制设计.因此,本文设计的控制器可以使机械臂在满足物理约束的条件下快速稳定地跟踪到目标位置.通过在PUMA560机理模型上进行仿真实验,验证了预测控制算法的可行性和有效性.     

具有控制约束的网络控制系统的鲁棒H∞控制

针对具有控制约束的网络控制系统（Networked Control Systems,NCS）的特点,建立了具有外部扰动的网络控制系统模型,对其H∞性能加以分析和研究,并验证所取得的理论成果．假设具有控制约束的网络控制系统的口。控制器与执行器均为事件驱动,传感器为时间驱动,且网络诱导时延小于传感器的采样周期,然后将此类网络控制系统的广义被控对象建模为一类线性离散系统,运用Lyapunov函数和线性矩阵不等式（LMI）,导出闭环系统渐近稳定且满足给定H∞性能指标的充分条件,并给出了控制器的具体求法。得到了系统的H∞控制器存在条件及具体方法,通过设计该控制器,使具有外部扰动的网络控制系统的性能有很大的改善,通过Matlab仿真证明该控制器行之有效。     

基于非线性干扰观测器的减摇鳍滑模反演控制

利用一种非线性干扰观测器观测减摇鳍系统的不确定性和随机海浪干扰,通过选择设计参数使观测误差指数收敛.针对引入非线性干扰观测器后的系统采用滑模反演法设计控制器,控制律的设计保证了闭环系统的稳定性.仿真结果表明,在不同浪向角和航速的各种海况下采用该控制策略,系统均能取得较好的减摇效果,同时能很好地克服对象的不确定性和随机海浪干扰,鲁棒性较强.     

具有扇区有界非线性时变时延离散系统的非脆弱H_infinity控制

研究具有扇区有界非线性时变时延离散系统的非脆弱非线性记忆状态反馈H∞控制器的设计问题.提出一种具有更一般性的控制器增益不确定,并采用Lyapunov-Krasovskii泛函及线性矩阵不等式技术给出了控制器设计的一个时滞依赖的充分条件.最后通过一个例子验证了所提出方法的有效性.     

输入状态稳定的鲁棒预测控制

以有界干扰非线性系统为研究对象,设计一种基于近似可达集的鲁棒预测控制方法。该方法以鲁棒控制不变集作为终端约束集,采用一种简单的三次多项式逼近预测控制的待优化控制律,通过在线优化求解三次多项式的各项系数,并从理论上证明了所设计的鲁棒预测控制律可以使系统输入状态稳定。最后通过仿真实例验证了所提出的鲁棒预测控制方法的可行性和有效性。     

基于自适应模糊反步法的永磁同步电机位置跟踪控制

研究具有参数不确定性的永磁同步屯动机位置跟踪控制问题.利用模糊逻辑系统逼近系统中非线性函数,采用反步设计方法实现永磁同步电动机的自适应模糊控制.所提出的自适应模糊控制器在电机参数不确定和负载扰动的情况下,实现了永磁同步电动机的高性能位置跟踪控制.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

光电跟踪系统视轴稳定的鲁棒内模控制器设计

针对运动平台上光电跟踪系统既要抑制平台扰动对视轴稳定的影响,又必须对建模误差具有很强的鲁棒性的特点,设计了稳定平台改进鲁棒性的内模控制器。通过在内模控制基础上添加一局部反馈回路构成鲁棒内模控制,并详细分析了鲁棒内模控制对系统建模误差和外界扰动的鲁棒性。仿真和实验结果显示,与采用PI控制相比,鲁棒内模控制在很宽频段范围内提高了系统对扰动的抑制能力,28 Hz以内都有10 dB以上的提高。     

线性时变系统的一种鲁棒镇定控制器设计方法

针对一类线性时变系统提出一种状态反馈镇定控制器设计方法,该反馈控制器能将线性时变系统转化为一个稳定的定常闭环系统.借助线性系统的特征结构配置参数化方法,得到含待求参数的控制器解析形式,并给出控制器的可解性判据.在满足可解性的基础上,进一步对控制器进行了多目标优化设计,使其在保证系统稳定性的同时,具有良好的鲁棒性和干扰抑制能力.通过一个时变卫星姿态控制系统的实际设计表明了该方法的有效性.     

多变量系统的基于高频增益矩阵分解的直接型模型参考自适应控制

针对相对阶为2的多变量系统,利用高频增益矩阵分解,在适当的假设下,建立了新的参数模型,设计出具有未规范化自适应律的直接型模型参考自适应控制器,保证了闭环系统所有信号的有界性和跟踪误差的收敛性.仿真实例验证了控制方案的有效性.     

一类非线性系统基于最小二乘支持向量机的直接自适应控制

提出一类非线性系统基于最小二乘支持向量机的直接自适应控制方法.该方法采用最小二乘支持向量机构造自适应控制器,自适应控制器参数的在线调整规律由Lyapunov稳定性理论导出,并严格证明了闭环系统的渐近稳定性.仿真研究表明了此控制方案的可行性和有效性.     

一类带有随机、有界时滞网络控制系统的脉冲控制

如何在信道约束下设计控制器对于网络控制系统的研究具有重要意义,为此提出将脉冲控制思想应用于网络控制系统,通过减少反馈过程的通信次数来降低控制策略对信道传输能力的依赖.首先构建网络脉冲控制系统模型;继而利用Lyapunov函数方法得到一类带有随机、有界时滞的网络控制系统的指数稳定性条件,并给出了脉冲控制器参数与系统收敛速度之间的定量关系;最后通过数值仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

一类多指标约束下模糊非线性系统的满意容错控制

针对一般执行器故障模式的T-S模糊非线性系统,分别研究了同时具有稳定度指标、输入指标、输出指标约束下和同时具有闭环极点指标、方差指标、H∞指标约束下的满意容错控制器设计问题,给出了各相容指标的取值范围.仿真实例验证了所设计的满意容错控制策略的有效性,它不仅保证了执行器故障闭环系统的稳定性,而且保证系统具有良好的动态和稳态性能.