柔性臂协调运动系统的动态反馈镇定

研究柔性臂协调运动系统分布参数模型的镇定问题.基于系统能量关系和正实引理,提出一种构造性的设计方法.所设计的控制器由前馈和动态反馈两部分构成,其中动态反馈部分的传递函数是严格正实的.通过线性算子半群理论和LaSalle 不变集原理,证明了闭环系统是渐近稳定的.

     

广义系统输出反馈严格正实控制器设计

研究连续广义系统的正实控制问题。目的是设计静态输出反馈和动态输出反馈严格正实控制器使得闭环系统容许且扩展严格正实。基于广义系统严格正实引理，利用线性矩阵不等式和广义代数Riccati不等式，给出了广义系统静态输出反馈和动态输出反馈严格正实控制器存在的充要条件及设计方法。对动态输出反馈情形，给出了一个数值算例说明控制器设计方法的有效性及可行性。     

严格正实线性多变量系统的鲁棒性分析及其输出反馈控制

讨论一类线性不确定系统的鲁棒严格正实分析和控制问题，其中各不确定参数矩阵具有线性分式形式，分析了这类系统对所有容许不确定性严格正实的条件，并综合了使闭环内稳且严格正实的动态输出反馈控制器，通过适当地构造增广系统，将这类问题转化为确定系统的严格正实分析和设计，并按增广系统给出了这类不确定系统鲁棒严格正实的充分必要条件以及动态输出反馈鲁棒严格正实控制器的存在条件。     

一类不确定离散系统的严格正实分析和设计

考虑了一类不确定离散多变量系统严格正实分析和控制问题,其中不确定参数具有非负性.分析了系统鲁棒稳定且严格正实的条件,讨论了状态反馈、输出反馈使闭环系统鲁棒稳定且严格正实的问题.将不确定系统的鲁棒严格正实分析和设计转化为确定系统的严格正实分析和控制,得到了系统鲁棒稳定且严格正实的充分必要条件.最后给出了鲁棒严格正实控制问题的可解条件及控制器的综合方法.     

基于故障诊断观测器的输出反馈容错控制设计

针对自适应故障诊断观测器需要误差系统满足苛刻的严格正实条件(Strictly positive real, SPR)和难于处理输出存在扰动的不确定性系统等问题, 提出了一种新型的增广故障诊断观测器的设计方法, 不仅显著地拓宽了自适应故障诊断观测器的适用范围, 而且其具有处理系统扰动的良好性能. 在故障估计的基础上, 提出了动态输出反馈容错控制的设计方法, 避免了基于观测器的状态反馈容错控制的设计难点. 同时, 故障诊断观测器和输出反馈容错控制是分开设计的, 并且又考虑了各自的性能, 简化了设计过程. 最后, 通过仿真实验验证了所提方法的有效性.     

非完整链式系统的输出跟踪控制——动态扩展线性化方法

针对非完整单链和多链系统,利用动态反馈线性化技术设计了输出跟踪控制器.证 明了当满足一定的条件时,通过选择适当的输出变量并利用动态反馈可使非完整链式系统实 现输入-输出完全线性化,从而可设计线性控制器跟踪期望的运动轨迹.最后以移动小车的跟 踪控制为例,通过仿真验证了文中方法的有效性.     

一类非线性系统输出反馈的半全局实用镇定

研究了一类含有未知参数的非线性系统的半全局实用镇定问题,通过系统线性部分和零动态部分的Lyapunov函数构造了整个系统的Lyapunov函数,据此设计了使系统半全局实用稳定的状态反馈和动态输出反馈,且证明了只要未知参数不改变系统的相对阶,那么控制器是鲁棒的.仿真实例说明了所提出方法的有效性.     

离散广义系统的鲁棒严格正实控制

研究确定的以及具有范数有界不确定性的离散广义系统的严格正实分析和控制问题,首先给出了确定离散广义系统状态反馈扩展严格正实控制器的存在条件和设计方法；然后利用线性矩阵不等式分析了不确定离散广义系统广义二次稳定且扩展严格正实的条件，讨论了状态反馈使闭环系统广义二次稳定且扩展严格正实问题，给出了状态反馈鲁棒扩展严格正实控制器的综合方法；最后通过数值算例说明了所提出方法的有效性．     

含参数不确定性的马尔可夫跳变过程鲁棒正实控制

讨论一类具有随机跳变参数的线性系统正实控制问题,其跳变参数的跃迁由有限状 态的马尔可夫过程描述.基于随机李亚普诺夫函数的方法,并结合线性矩阵不等式,分别提出依 赖于模态的状态反馈和输出反馈控制,以保证相应闭环系统的严格正实性.进一步针对系统含 参数不确定性的情形,引入鲁棒正实性分析,得到鲁棒正实控制器存在的充分条件和设计方法.     

反馈正实系统和Stalford问题

本文讨论系统的反馈正实性和Stalford问题:1)给出了系统Σ(C,A,B)为反馈正实的 新的充分必要条件;2)对Stalford问题,证明了由Chao和Stalford给出的必要条件也是充 分条件.此外还将Stalford问题推广到系统不可控的情况,并给出了易于检验的充分必要条 件.     

Stabilization and disturbance rejection for the beam equation

We consider a system described by the Euler-Bernoulli beam equation. For stabilization, we propose a dynamic boundary controller applied at the free end of the system. The transfer function of the controller is a marginally stable positive real function which may contain poles on the imaginary axis. We then give various asymptotical and exponential stability results. We also consider the disturbance rejection problem     

An exponential stability result for the wave equation

We consider a system described by the one-dimensional linear wave equation in a bounded domain with appropriate boundary conditions. To stabilize this system, we propose a dynamic boundary controller applied at the free end of the system. The transfer function of the proposed controller is a proper rational function which consists of a strictly positive real function and some poles on the imaginary axis. We then show that under some conditions the closed-loop system is exponentially stable.     

Low frequency positive real control for delta operator systems

A strictly positive real control problem for delta operator systems in a low frequency range is presented by using the generalized Kalman–Yakubovic?–Popov lemma. The objective of the strictly positive real control problem is to design a controller such that the transfer function is strictly positive real and the resulting closed-loop system is stable. Sufficient conditions for the low frequency strictly positive real controller of the closed-loop delta operator systems are presented in terms of solutions to a set of linear matrix inequalities. A numerical example is given to illustrate the effectiveness and potential for the developed techniques.     

Positive real control problem for uncertain linear time-invariant systems

This paper focuses on positive real control of linear time-invariant systems which are subjected to norm-bounded uncertainties in the state equation. We address the problem of designing a linear dynamic output feedback controller that robustly stabilizes the uncertain system and achieves the extended strict positive realness property for a given closed-loop transfer function. It is shown that a solution to the above problem can be obtained by solving a scaled strict positive real control problem for which no parameter uncertainty occurs.     

含正反馈振动主动控制系统的混合自适应控制

对于存在结构正反馈的振动主动控制系统,传统的基于有限冲击响应的自适应前馈控制器设计方法难以同时保证控制系统稳定与良好的控制性能.本文在分析正反馈对前馈控制系统影响的基础上,基于无限冲击响应控制器设计模式,提出一种结合前馈自适应控制器和反馈自适应控制器的混合自适应振动主动控制方法.其中前馈自适应控制器采用参考传感器采集到的扰动相关信号作为参考信号,反馈自适应控制器通过构建扰动的估计量作为参考信号,控制器参数更新采用Landau参数递推算法.以一典型的具有固有正反馈性质的机械振动系统为控制对象,给出了该混合自适应控制算法的详细推导过程以及稳定性和收敛性分析过程,得到了算法稳定与收敛的严格正实条件以及相应放松严格正实条件的要求.在此基础上,通过构建实时振动主动控制实验平台,针对多种振动扰动开展对比实验分析.相关实验结果验证了本文提出的混合自适应振动主动控制方法的可行性和有效性.     

基于H∞控制理论的2-DOF内模控制器设计及其在电力系统中的应用

给出一种基于H_∞控制理论的二自由度内模控制器设计方法.考虑了标称模型与实际模型之间存在乘性摄动时的失配性,利用适当的状态变换,将跟踪问题的控制器设计转化成一个调节问题的标准H_∞控制器设计问题,再利用H_∞输出动态反馈完成了控制器设计.以电力系统模型为例设计了一个二自由度H_∞励磁控制器,仿真结果表明了此控制器的有效性.     

A passivity-based controller for coordination of converters in a fuel cell system

The problem of converters coordination of a fuel cell system involving a hydrogen fuel cell with super-capacitors for applications with high instantaneous dynamic power is addressed in this paper. The problem is solved by using a non-linear controller based on passivity. The controller design is based on the interconnection and damping assignment approach, where the proof of the local system stability of the whole closed-loop system is shown. Simulation and experimental results on a reduced scale system prove the feasibility of the proposed approach for a real electrical vehicle.     

Stabilization and disturbance rejection for the wave equation

We consider a system described by the one-dimensional linear wave equation in a bounded domain with appropriate boundary conditions. To stabilize the system, we propose a dynamic boundary controller applied at the free end of the system. The transfer function of the proposed controller is a proper rational function of the complex variable and may contain a single pole at the origin and a pair of complex conjugate poles on the imaginary axis, provided that the residues corresponding to these poles are nonnegative; the rest of the transfer function is required to be a strictly positive real function. We then show that depending on the location of the pole on the imaginary axis, the closed-loop system is asymptotically stable. We also consider the case where the output of the controller is corrupted by a disturbance and show that it may be possible to attenuate the effect of the disturbance at the output if we choose the controller transfer function appropriately. We also present some numerical simulation results which support this argument     

强制循环蒸发系统的非线性自适应解耦PID控制

本文结合现场的实际过程数据,首先应用能量平衡建立了强制循环蒸发过程的动态模型.针对该过程的多变量、非线性以及强耦合特性,在常规增量式PID控制器的基础上提出基于神经网络与多模型切换的非线性自适应解耦PID控制策略.该控制器是由线性自适应解耦PID控制器和基于神经网络的非线性自适应解耦PID控制器以及切换机构组成.其中线性自适应解耦PID控制器可以保证系统的稳定,而基于神经网络的非线性自适应解耦PID控制器则可以有效地提高系统的性能.上述过程的PID参数是通过广义预测的方法得到,最后通过仿真表明,上述控制方法不仅消除了回路间的耦合,在稳定生产的同时提高了蒸发的效率.