轧辊偏心的H∞输出反馈鲁棒重复控制

针对轧辊偏心问题,用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了用于轧辊偏心补偿控制的H∞输出反馈鲁棒重复控制器,首先引入动态输出反馈来保证闭环系统的鲁棒稳定性,把重复控制器设计问题转化为H∞动态反馈控制器的设计问题,采用变量替换法将非线性矩阵不等式转化为线性矩阵不等式并对其求解进而得到控制器参数.另外在采用上述控制器保证系统鲁棒稳定性的同时,通过在重复控制器中引入一个前向系数进一步改善和提高系统的动态性能与稳态控制精度.理论证明与仿真研究表明当系统对象参数存在摄动时,这种控制器仍能有效地补偿轧辊偏心对产品质量的影响.     

基于混合控制的冷轧带钢厚控系统仿真

带钢轧制是一个复杂的非线性过程，轧辊偏心是高精度冷轧机厚度控制不能忽视的问题。当带钢原料性质、处理量变化等也会导致过程模型发生变化。该文提出一种基于重复控制进行偏心补偿、鲁棒PID控制器对模型不确定性不敏感的带钢厚度控制系统。重复控制是基于内模原理的一种新型控制策略，优点是对周期信号的初始状态没有要求，对轧辊偏心扰动有很强的抑制力；鲁棒PID采用基于最小-最大原理的参数整定方法，对于过程模型在一定变化范围内，控制器具有良好的控制性能。仿真结果证明：系统具有良好的跟随和抗扰性能，表明这种混合控制方法有一定的适用性。     

具有区域极点和方差约束的不确定连续系统鲁棒控制

对一类具有不确定参数的线性连续系统,研究使得闭环系统的稳态状态方差小于某 个给定的上界,同时闭环极点位于一给定圆盘中的状态反馈鲁棒方差控制器设计问题.导出 了控制器存在的条件,并证明了该条件等价于一个线性矩阵不等式系统的可解性问题,进而 用这组线性矩阵不等式系统的可行解给出了一组所求控制器的一个参数化表示.据此,给出 了具有最小能量的鲁棒方差控制器设计方法.     

线性不确定系统的H∞状态反馈鲁棒重复控制

现有的重复控制设计不能同时优化低通滤波器的参数和重复控制器的参数.我们在设计重复控制系统以控制线性不确定对象时,解决了这个问题.首先,引入状态反馈以保证闭系统的鲁棒稳定性,把重复控制器设计问题转化为H∞状态反馈增益的设计问题.为获得低通滤波器最大转折频率,进一步将设计问题转化为基于线性矩阵不等式约束的凸优化问题.提出了一种迭代算法,用以计算低通滤波器的最大转折频率和H∞状态反馈增益.在保证系统鲁棒稳定性的同时,获得最高控制精度的重复控制器和低通滤波器的参数组合.该方法与已有方法比较,它的结果容易验证和求解,因而更适合于实际应用.最后,通过数值实例验证了本文所提方法的有效性.     

基于互质因子摄动的系统非脆弱鲁棒解耦控制

研究对象和控制器存在互质因子不确定性时闭环系统鲁棒稳定和非脆弱鲁棒解耦控制问题,得到了闭环系统具有鲁棒稳定性和鲁棒解耦性能的充分条件,给出了鲁棒控制器的优化设计方法.     

一类不确定系统的鲁棒D-稳定保守性研究

针对一类多面体不确定线性连续系统,研究了系统鲁棒D-稳定问题.为降低设计的保守性,引入参数相关Lyapunov函数,给出了系统鲁棒D-稳定的充分条件.通过求解一组线性矩阵不等式,得到了系统鲁棒D-稳定的状态反馈控制器,使得闭环系统鲁棒D-稳定.对某卫星姿态控制系统的仿真结果表明了该方法的有效性.     

强时变时滞系统的鲁棒PID继电自整定控制技术

文章对于工业过程中常见的大时变时滞过程,提出了一种数字鲁棒PID控制器参数继电自整定控制策略和技术,应用这种整定方法整定的PID控制器,闭环不确定系统可具有大时变时滞鲁棒镇定性,且完全抑制负载干扰,具有很好的动静态性能,在造纸工业现场应用效果良好。     

鲁棒H-状态反馈控制

本文对结构参数不确定线性定常多变量系统的鲁棒Ｈ∞状态反馈设计问题进行了研究，给出了系统鲁棒稳定和干扰衰减的条件，及相应的鲁棒Ｈ∞状态反馈设计方法，并用这种方法设计了一个倒立摆平衡控制器。仿真结果表明，与ＬＱ设计方法相比，按本文所提出的设计方法得到的控制器具有鲁棒稳定能力强、闭环动态性能良好等优点。     

内模控制框架下时延系统扩张状态观测器参数整定

作为一种有效的控制设计方法, 自抗扰控制研究获得了广泛关注, 然而针对自抗扰控制器的参数整定方法则相对较少. 本文针对一阶惯性加延迟系统, 将线性自抗扰控制转化为内模控制结构, 导出了其中控制器、滤波器、乘性不确定性、互补灵敏度函数的对应表达式, 随后, 利用频域鲁棒稳定性判据, 分析了自抗扰控制器核心—–扩张状态观测器的参数对闭环系统稳定性的影响. 基于该分析, 总结出一阶惯性加延迟系统扩张状态观测器的两条参数整定准则. 数值仿真结果验证了该整定准则的有效性.     

含时滞记忆的非线性时滞系统满意容错控制

针对一类基于T-S模糊模型描述的非线性时滞系统,研究在一般执行器故障模式下的含时滞记忆的鲁棒H∞容错控制器设计问题.针对任意连续型执行器故障模式,采用并行分布式补偿原理设计含记忆型状态反馈控制器,给出非线性时滞系统在执行器发生故障情况下的鲁棒镇定准则.然后给出H∞性能指标约束下的满意容错控制器的设计方法和设计步骤.提出的含时滞记忆的状态反馈控制方法可以确保当执行器发生故障时,闭环系统不仅具有渐近稳定性,而且有一定的抗扰动性能,状态反馈控制器设计的保守性较不含时滞记忆控制器设计方法大大降低.仿真实例验证了鲁棒容错控制策略的有效性.     

线性不确定系统的给定阶最优控制器设计

为避免间接法设计降阶控制器的模型近似引起的性能下降,本文在静态输出反馈控制器设计的基础上,直接设计了线性不确定系统的给定阶混合H2/H∞动态反馈控制器.利用系统内外分解方法,得到了最优降阶状态观测器.通过求解降维状态观测器的静态输出反馈,可得到降阶控制的最优反馈增益阵.给定阶控制器由两个Ric cati方程和一个Lyapunov方程参数化表示.最后,通过一个例子,说明了本文提出的给定阶控制器设计方法.     

A compact design scheme of adaptive output-feedback control for uncertain nonlinear systems

Multiple uncertainties/noises, frequently exist in a plant, usually require multiple compensation techniques, which renders feedback controllers highly dynamic and nonlinear. This motivates us to search for a compact design scheme of compensation to reduce the complexity of controllers. In this paper, global output-feedback stabilisation is investigated for a class of uncertain nonlinear systems with unknown unmeasured states-dependent growth and input matching uncertainty. To solve the problem, a compact scheme is proposed to design a global adaptive output-feedback controller, which combines the technique of dynamic gain and extended state observer together. Particularly, only one dynamic gain, rather than two dynamic gains, is introduced to deal with the unknown polynomial-of-output growth rate, which makes our controller to have lower dynamics than those in the related works. Moreover, the input matching uncertainty is asymptotically estimated by the extended state observer, and thus its effect is well counteracted. It is shown that, under the designed controller, the system states globally converge to zero. A simulation example on non-zero set-point regulation demonstrates the effectiveness of the proposed approach.     

具有PID反馈增益的自主水下航行器反步法变深控制

本文针对海底地形测绘时自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)的变深控制问题,提出具有PID增益调节的AUV深度控制方法,基于反馈增益的反步法设计控制器,避免了采用传统反步法导致控制器中存在虚拟控制量的高阶导数问题;基于李雅普诺夫稳定性理论设计控制器参数消除了部分非线性项,得到的控制器的线性部分为状态变量的线性组合,具有PID控制器参数调节的形式;针对存在建模不精确、外界干扰和测量噪声时的闭环系统鲁棒性进行分析,保证了误差系统在扰动作用时的一致最终有界性.最后通过仿真实验验证了本文设计的控制器的有效性.     

Global sampled-data output feedback control for a class of feedforward nonlinear systems

This paper investigates the problem of global output feedback stabilization for a class of feedforward nonlinear systems via linear sampled-data control. To solve the problem, we first construct a linear sampled-data observer and controller. Then, a scaling gain is introduced into the proposed observer and controller. Finally, we use the sampled-data output feedback domination approach to find the explicit formula for choosing the scaling gain and the sampling period which renders the closed-loop system globally asymptotically stable. A simulation example is given to demonstrate the effectiveness of the proposed design procedure.     

基于T-S模型的非线性时滞系统非脆弱保性能模糊控制

针对一类用T-S模糊模型描述的非线性时滞系统,采用状态反馈的并行分布补偿方法,研究其保守性较小的非脆弱保性能模糊控制问题,使闭环系统在控制器存在加性摄动的情况下,其闭环性能指标值低于确定的上界.利用线性矩阵不等式处理方法,导出了非脆弱保性能模糊控制律的存在条件,通过建立和求解一个线性矩阵不等式问题,给出了非脆弱保性能模糊控制律的设计方法.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

Optimal state feedback controller for three tank cylindrical interacting system using Grey Wolf Algorithm

This article presents, optimal state feedback controller for three tank cylindrical interacting system was proposed to maintain set point in the tank. Grey Wolf Optimization Algorithm used to describe the optimal tuning of state feedback controller. Generally, optimal state feedback controller reduces fluctuation state with lowest control energy. Gain of the optimal state feedback controller used to reduce the fluctuation state to minimum value. By adding integrator, the measured value of the tank moves towards set point. Linear quadratic regulator is a multivariable state feedback control and it depends on the state of the system. The controller performance enhanced by suitable range of Q and R value. The proposed technique uses heuristic algorithm for tuning the state feedback gain directly. The results show that the developed control technique given better performance.     

Network-based feedback control for systems with mixed delays based on quantization and dropout compensation

This paper deals with the problem of feedback control for networked systems with discrete and distributed delays subject to quantization and packet dropout. Both a state feedback controller and an observer-based output feedback controller are designed. The infinite distributed delay is introduced in the discrete networked domain for the first time. Also, it is assumed that system state or output signal is quantized before being communicated. Moreover, a compensation scheme is proposed to deal with the effect of random packet dropout through communication network. Sufficient conditions for the existence of an admissible controller are established to ensure the asymptotical stability of the resulting closed-loop system. Finally, a numerical example is given to illustrate the proposed design method in this paper.     

具有方差和极点约束的不确定系统鲁棒H∞输出反馈控制

针对一类具有范数有界不确定性的连续系统和二次矩阵不等式区域,考虑系统具有方差和区域极点约束的输出反馈控制器设计问题．为此首先导出闭环系统区域稳定的充分必要条件．然后用线性矩阵不等式方法给出输出反馈控制器存在的一个充分条件．在此充分条件下闭环系统是鲁棒区域稳定的且具有H∞性能以及当干扰为白噪声信号时其稳态状态方差有限．接下来用矩阵分解方法给出输出反馈控制器增益矩阵的求解过程．最后通过一个仿真实例说明本文所提出的控制器设计方法的有效性．     

Global control of nonlinear systems with uncertain output function using homogeneous domination approach

This paper addresses the problem of using output feedback to globally control a class of nonlinear systems whose output functions are not precisely known. First, for the nominal linear system, we design a homogeneous state compensator without requiring precise information of the output function, and construct a nonlinear stabilizer with adjustable coefficients by using the generalized adding a power integrator technique. Then based on the homogeneous domination approach, a scaling gain is introduced into the proposed output feedback controller, which can be used by tuning the scaling gain to solve: (i) the problem of global output feedback stabilization for a class of upper‐triangular systems; and (ii) the problem of global practical output tracking for a class of lower‐triangular systems. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.