混合H2/H∞鲁棒控制器设计

在状态空间描述下,定义了混合H₂/H_∞控制的完整信息、完整控制、干扰顺馈、输出估计这4种典型情况.在二次稳定意义上,讨论了混合H₂/H_∞的性能指标,及这4种典型情况的混合H₂/H_∞线性反馈控制器设计,给出了充分必要条件.在典型情况分析的基础上,研究一般意义上的混合H₂/H_∞反馈控制器设计.H₂和H_∞的干扰输入阵及性能评价函数各不相同时的混合H₂/H_∞反馈控制器,与H₂和H_∞控制器设计相似,归结为解两个Riccati方程.但这两个Riccati方程含有参数,最优解要通过搜索这两个参数得到.结果包含了单纯的H₂和H_∞设计,可看作是H₂,H_∞和混合H₂/H_∞的统一设计方法.最后通过一个简单的例子,说明了控制器设计方法的可行性.     

混合H2/H∞参数辨识

研究了混合H₂/H_∞参数辨识问题.将混合H₂/H_∞估计方法应用到系统参数辨识中,给出了混合H₂/H_∞参数辨识算法.所得的算法不仅能满足规定的鲁棒性能,且为最小二乘(LS)参数估计误差判据提供了一个最优上界.结果表明:提高辨识的鲁棒性,需要牺牲辨识的精度作为代价.最后,仿真结果也验证了该方法的有效性.     

H2/H∞保性能控制理论在静止无功发生器控制中的应用

利用H₂/H_∞保性能控制理论和直接反馈线性化, 给出了单机无穷大系统中, 具有参数摄动的静止无功发生器(STATCOM)的非线性控制模型. 使用MATLAB软件得出H₂/H_∞保性能控制律, 表示为线性矩阵不等式(LMI).在扰动及参数摄动的条件下进行了仿真. 结果表明这种控制方法同时具有鲁棒性和最优性能, 降低了单纯H_∞控制方法的保守性, 提高了电力系统的稳定性, 并满足电压精度的要求.     

基于LMI的约束系统H∞控制及其滚动优化实现

在LMI优化框架下,讨论有时域硬约束线性系统的H_∞控制问题.首先提出了一种基于LMI优化的状态反馈方法,并给出了闭环系统保证H_∞性能和满足时域硬约束的条件.在此基础上,融合预测控制的滚动优化原理讨论了一种滚动时域H_∞性能控制方法.通过对H_∞性能指标γ的在线最小化,闭环系统能实时协调控制性能要求和硬约束,并充分利用有限的控制能力提高控制性能.     

基于模糊观测器的非线性MIMO系统H2/H∞模糊状态反馈控制

研究了非线性系统H₂/H_∞模糊状态反馈控制问题.采用局部线性化方法,用T-S模糊线性模型逼近非线性系统,用模糊观测器重构系统状态.在希望的H_∞干扰抑制约束下,通过最小化H₂控制性能指标,实现了模糊状态反馈次优控制.通过将优化问题转化成2个特征值问题(EVP),应用线性矩阵不等式(LMI)优化方法求解,使问题的求解大大简化.所设计的闭环系统在平衡点是局部二次型稳定的,系统抗扰性能和动态性能均较好.     

状态滞后线性系统的H∞状态反馈控制器

利用LMI(线性矩阵不等式 )的方法, 首先给出了一般的状态滞后自治系统内稳定且具有H_∞范数界的一个充分条件. 并由此得到了一般的状态滞后系统H_∞问题有解的一个充分条件, 通过解LMI可以获得控制器的解. 最后举例说明方法的正确性.     

时延网络化控制系统的H2/H∞混合控制

针对存在多步随机传输时延的网络化控制系统模型 ,研究了其随机稳定性及H₂/H_∞混合控制问题 .在一定的系统通信控制模式下 ,网络传输时延可以建模为一个马尔可夫随机过程 ,通过增广系统状态的方法将原系统转化为一个具有随机跳变系数的离散系统 ,同时通过建立随机跳变Lyapunov函数 ,构建了满足系统随机稳定的H_∞次优和H₂/H_∞混合控制状态反馈控制器 .该控制器可通过求解一组耦合的矩阵不等式而得 .     

基于博弈论的H2/H∞混合控制及其在汽车主动悬架中的应用

文章提出把H₂/H_∞混合控制问题抽象为两个对局者信息不完全情况下的非零和博弈模型.在构造2×2非零和博弈模型中把反映系统鲁棒性能通道和动态性能通道作为参加博弈的两方,以H_∞和H₂控制方案作为两种纯策略,基于纳什谈判解原理设计出求解H₂/H_∞混合控制问题纳什均衡点的一般算法.把该算法应用于汽车主动悬架设计出基于纳什均衡点的H₂/H_∞输出反馈控制器.使用MATLAB进行仿真,仿真结果表明主动悬架系统在保持鲁棒稳定性与获得优化的动态性能指标之间取得平衡.     

具有时滞的奇异系统H∞控制

针对具有时滞的奇异系统H_∞输出反馈控制问题, 利用Lyapunov泛函方法, 得到闭环系统稳定且具有H_∞-范数界γ的充分条件, 基于相应的LMI可行解给出了动态控制器显式表示. 最后, 数值例子表明了该方法的正确性.     

时变不确定离散时滞系统的H∞鲁棒控制

研究了一类线性不确定离散时滞系统的H_∞鲁棒控制问题,其时变不确定项是范数有界的,但无需满足匹配条件.基于线性矩阵不等式 (LMI)方法,得到了可H_∞鲁棒镇定的一个充分条件.通过求解一个特定的线性矩阵不等式,即可获得H_∞状态反馈控制器.具体算例说明了该方法的有效性.     

Design of mixed H-two/H-infinity optimal control systems using multiobjective differential evolution algorithm

In this paper, the mixed H-two/H-infinity control synthesis problem is stated as a multiobjective opti-mization problem, with objectives of minimizing the H-two and H-infinity norms simultaneously. Instead of building a LMIs-based synthesis algorithm, a self-adaptive control parameter multiobjective differential evolution algorithm is developed directly in the controller parameters space. In the case of systems with polytopic uncertainties, the worst case norm computation is formulated as an implicit optimization problem, and the proposed self-adaptive differential evolution is employed to calculate the worst case H-two and H-infinity norms. The numerical examples illustrate the power and validity of the proposed approach for the mixed H-two/H-infinity control multiobjective optimal design.     

柴油发电机组非线性H2/H∞调速器的研究

船舶电力系统频率的稳定性主要取决于船舶电站柴油机调速系统的转速响应特性. 船舶电站柴油机调速系统是一个非线性控制系统, 为了分析系统的动态特性, 首先建立柴油机调速系统的非线性数学模型, 然后以此为基础设计非线性H2/H∞速器. 将直接反馈线性化和混合H2/H∞控制理论相结合应用于柴油发电机组调速器的设计,把系统的性能要求转化为标准H2/H∞控制问题, 获得了柴油机非线性H2/H∞转速控制律. 计算机仿真结果表明, 设计的非线性H2/H∞调速器有效地提高了系统的动态精度和抑制扰动的能力, 改善了船舶电力系统频率的稳定性.     

柴油发电机组非线性H2/H∞综合控制器

独立电力系统的稳定性主要取决于柴油发电机组的转速和电压响应特性.柴油发电机组控制系统是一个非线性控制系统,转速和电压相互作用,对二者进行综合控制非常必要.为了分析系统的动态特性,首先建立柴油发电机组的非线性数学模型,然后以此为基础设计非线性H2/H∞综合控制器.将直接反馈线性化和混合H2/H∞控制理论相结合应用于柴油发...     

LMI solutions for H-two and H-infinity decentralized controllers applied to an aerothermic process

In this paper, we present a linear matrix inequality (LMI)-based solution to implement H-two and Hinfinity decentralized robust control strategies. Appropriate parametrization of optimal H-two and H-infinity controllers is used. The general formulation of the decentralized control design leads to the optimal determination of both the state feedback gains and the observer gains of the decentralized controllers. This formulation is two folds: first, a centralized controller is obtained, and then, a simplified decentralized solution is derived by optimizing only the observer gains. The mathematical determination of these gains is formulated as an LMI optimization problem that can be easily solved using LMI solvers. As an experimental evaluation of these controllers, a real time application to an aerothermic process is carried out. A continuous-time model of the process obtained with a suitable direct continuous-time identification approach is elaborated. Results illustrating the real performance obtained from the H-two and H-infinity decentralized controllers are discussed and compared with the centralized ones.     

控制输入受限的拦截卫星轨道鲁棒H2/H∞控制

针对拦截卫星在执行轨道拦截任务的过程中存在不确定参数和不同类型外界干扰的轨道控制问题,研究了基于鲁棒H2/H∞稳定的控制器设计方法.首先,考虑参数不确定性、外界干扰、系统的H2/H∞性能和有限时间性能、控制输入限幅和极点配置,建立了相对运动轨道模型和相应的约束条件,并由此提出了控制器设计目标.然后采用线性不等式技术提出并证明了控制器存在的充分条件,并将控制器的设计转化为一个凸优化问题进行求解.仿真结果表明,设计的控制器能够使系统稳定并满足各项约束,且对系统不确定性具有较好的鲁棒性以及对外界干扰有一定的抑制作用.