基于LM Is 的不确定线性切换系统H ∞鲁棒控制

基于线性矩阵不等式(LMI)和H∞控制理论,研究一类不确定线性切换系统在任意切换策略下的H∞鲁棒控制问题.系统矩阵和输入矩阵都含有时变不确定性.首先利用矩阵Schur补引理构造LMI,得到该系统在H∞意义下渐近稳定的充分条件;然后给出了在状态反馈下和输出反馈下的H∞鲁棒稳定性的充分条件;最后用数值例子验证了文中结果的正确性.     

不确定非线性切换系统鲁棒容错H∞控制与仿真

为了克服外部扰动与执行器失效对切换系统的不良影响,使系统具有可靠性和抗干扰性,针对一类不确定非线性切换系统,研究了鲁棒容错H∞控制器设计与切换问题.假设系统中存在外部扰动,并且所有的矩阵同时带有未知、时变和范数有界的不确定性.当有执行器失效,并使得每个子系统均不能镇定的情况下,利用线性矩阵不等式技术和多李亚普诺夫函数法设计γ次优鲁棒H∞反馈容错控制器和切换策略,保证切换系统能全局二次稳定并且满足日∞性能指标,对得到的γ次优鲁棒H∞容错控制器进行优化,通过变量替换法获得了γ最优鲁棒H∞容错控制器.仿真结果表明,在执行器正常工作和一些执行器发生失效时,容错控制器和切换策略是有效的.     

具有状态时滞的离散时间切换系统的H∞ 滤波器设计: 依赖状态的切换方法

讨论一类时滞离散时间切换系统的H∞滤波器的设计问题.首先,当所有子系统都稳定时,基于切换Lyapunov函数和Finsler引理,得到了滤波误差系统渐近稳定且具有指定的H∞性能指标的充分条件,即使切换系统的每个子系统均不稳定,通过利用多Lyapunov函数方法和依赖状态的切换技术仍能保证切换系统稳定;然后,设计了H∞滤波器,并得到滤波误差系统满足指定的H∞性能指标的充分条件;最后,通过数值算例验证了所提出方法的有效性.     

时滞切换系统动态反馈H∞控制

对于由若干线性时滞子系统构成的切换系统,考虑了动态反馈控制与切换策略的设计,以实现H∞性能的优化．利用其连续性不受切换行为影响的Lyapunov-Krasovskii泛函构造方式,并结合闭环子系统的适当变换,导出了与时滞相关的控制器及切换策略的存在性判据．通过参数代换与矩阵相似变换,将此判据等价地转化为线性矩阵不等式,从而解得泛函与控制器参数．仿真结果验证了方法的有效性．     

具有通信约束的网络控制系统动态调度与H∞控制协同设计

针对一类具有通信约束的随机时延网络控制系统,提出一种基于试一次丢弃(try-once-discard,TOD)动态调度策略与鲁棒H∞控制器协同设计的方法.考虑通信约束和随机时延的影响,将系统建模为一类具有参数不确定性的离散切换系统,并采用切换系统和Lyapunov稳定性理论,给出了TOD调度策略下使闭环系统渐近稳定的鲁棒H∞控制器设计方法.最后通过仿真验证了方法的有效性.     

具有时变时滞的离散切换系统基于观测器的H∞控制

利用多Lyapunov函数方法，研究一类具有时变时滞的线性离散切换系统基于观测器的H∞控制问题．通过设计对角分块形式的多Lyapunov函数矩阵．使切换律只依赖于观测状态．在基于观测器的切换反馈控制策略下,给出了系统实现H∞控制的充分条件，且条件可以表示为与时滞界相关的线性矩阵不等式（LMI）的形式．同时还给出了切换律、观测器和控制器的设计方案．最后用一个仿真例子表明了结论的有效性．     

一类不确定线性切换系统的鲁棒H∞滑模控制

对一类含有非匹配不确定性且有外部干扰的线性切换系统,研究了H∞滑模变结构控制问题.利用LMI技术和单Lyapunov函数方法,设计单H∞滑模面,切换律以及子系统的变结构控制器,确保了切换系统的闭环系统为鲁棒稳定,且具有H∞扰动衰减度γ.系统状态到达滑模面后,该滑模面成为切换系统的全局鲁棒滑模面,可提高系统的暂态性能和鲁棒性.仿真例子说明所提出设计方法的有效性.     

驻留概率信息方法的离散切换系统鲁棒H∞控制

本文通过驻留概率信息的方法,研究了一类离散时间切换系统的鲁棒H∞控制问题.通过对切换系统在每个子系统的驻留概率信息加以利用,建立一种新的切换系统模型.通过共同Lyapunov泛函方法,给出切换系统的鲁棒H∞随机稳定的充分条件.然后,利用锥补线性化的方法得到控制器增益.最后,通过仿真算例验证本文所用方法的有效性.     

连续切换LPV系统的鲁棒H∞滤波

探究连续切换线性参数变化(LPV)系统的鲁棒H∞滤波问题.对于整个参数变化空间,传统方法是设计单一LPV滤波器,具有较大的保守性.为此,利用多参数依赖Lyapunov函数设计了切换LPV系统的多参数依赖鲁棒H∞滤波器,以降低设计的保守性.考虑了平均驻留时间切换逻辑,所设计的鲁棒H∞滤波器能够确保滤波误差系统指数稳定且具有一定的H∞扰动抑制水平.数值仿真实例验证了所提出方法的有效性.     

时滞状态反馈下离散时滞系统H∞控制器失效时间分析

针对控制器存在短暂失效的情形,研究一类时变时滞离散系统在时滞状态反馈控制下的H_∞控制器失效时间分析问题.本文的目标是寻求控制器正常工作时间与失效时间的比率应满足的条件以确保系统指数镇定且具有加权l_2增益.为此,基于切换的思想,所考虑的系统被转化为一个仅含有两个子系统的切换系统,其中一个子系统是控制器失效时的不稳定子系统,另一个是控制器未失效时的稳定子系统.通过使用多Lyapunov函数及平均驻留时间方法,给出问题可解的充分条件及时滞状态反馈H_∞切换控制器的设计方案.仿真算例表明了所得结果的有效性.     

线性时变参数系统切换输出反馈控制

考虑时变参数系统的切换H_∞控制问题.提出了由参数触发的切换策略,由此在最小驻留时间的限制下,将线性时变参数系统分解为若干具有范数有界不确定性的子系统.利用多Lyapunov函数方法分别设计各子系统的输出动态反馈控制器,使在切换策略驱动下构成的闭环系统满足H_∞控制性能.仿真算例完整地实现了理论方法,并验证了其有效性.

     

一类时滞切换奇异系统的指数H∞滤波器研究

研究了一类时滞切换奇异系统的指数H∞滤波问题.为了提高控制系统的稳定性,解决系统的指数H∞滤波的难点问题,提出利用平均驻留时间方法,首先给出了使得滤波误差系统在切换信号下具有指数可容许性并且具有相应的H∞性能指标的条件,然后以一组线性矩阵不等式的形式给出了期望滤波器存在的充分条件,并给出了相应的滤波器参数求解.所设计的指数H∞滤波器不但保证系统参数不确定时闭环系统指数稳定,而且满足所期望的H∞性能指标.最后用数值仿真实例来说明设计方法的有效性和可行性.     

平稳切换LPV系统的∞控制器设计

提出一种基于平稳切换策略的LPV系统状态反馈H_∞控制器设计方法,以抑制子系统切换产生的瞬态响应.将时变参数变化范围划分为有限个具有重叠区域的子空间,应用Lyapunov函数和投影定理,对子空间设计相应的状态反馈控制器,并在非重叠区域调用.在重叠区域内加权调用相邻子空间的控制器,结合平均驻留时间方法,使系统满足全局一致指数稳定.此外,提出一种重叠率可变的子空间划分方法.最后,通过数值仿真验证所提出方法的有效性.     

具有时变采样周期的网络控制系统的H∞控制

研究了具有时变采样周期的网络控制系统的H∞鲁棒控制器设计问题．提出了基于变采样周期的切换方法（采样周期在有限集合内切换），并利用该方法将存在时变采样周期、长时延以及丢包的网络控制系统建模为切换系统．在此基础上，通过把一个非凸的可行性问题转化为受线性矩阵不等式约束的多目标优化问题，研究了网络控制系统的H∞控制器设计方法．仿真结果验证了基于采样周期切换的H∞控制器设计方法的有效性．     

不确定Delta算子切换系统的鲁棒控制研究

研究了一类参数不确定线性Delta算子切换系统的鲁棒H∞控制问题.针对传统采用的Delta算子切换系统仅限于多Lyapunov函数方法,使系统仅实现渐进稳定,收敛速度慢.为了提高控制系统的稳定性,解决系统的状态反馈鲁棒H∞控制的难点问题,首次提出利用多Lyapunov函数和平均驻留时间方法,以线性矩阵不等式的形式给出了参数不确定Delta算子切换系统指数稳定性条件,并进行了H∞性能分析,从而进一步给出系统鲁棒H∞控制器的设计方法.所设计的控制器不但保证系统参数不确定时闭环系统指数稳定,而且满足所期望的H∞性能指标.仿真结果证明了设计方法的有效性和可行性.     

基于标度小增益定理的离散时滞模糊系统可靠H_∞控制

本文利用输入–输出方法,研究了带有时变时滞和执行器故障的离散T–S模糊系统可靠H∞控制问题,并使用一种更切合实际的离散齐次马尔可夫链来表示执行器故障的随机行为.首先,利用一类新的模型变换方法,将离散时滞T–S模糊系统转换为互联的两个子系统.然后,利用标度小增益定理分析互联子系统的随机稳定性.通过构造参数依赖的Lyapunov函数,给出闭环系统输入–输出均方稳定且满足H∞性能的充分条件及可靠H∞控制器的设计方法.最后,给出两个数值例子验证所提方法的有效性.     

被动变采样周期网络控制系统的H∞控制器设计

本文研究了具有被动变采样周期网络控制系统的H∞控制器设计问题。提出了基于采样周期切换的方法（采样周期在有限集合内切换），并利用该方法将具有时变采样周期及时延的网络控制系统建模为切换系统。在此基础上，通过求解满足一组线性矩阵不等式约束的多目标优化问题，研究了网络控制系统的H∞控制器设计方法。仿真结果验证了基于采样周期切换的H∞控制器设计方法的有效性。     

一类切换线性奇异系统的状态反馈H∞控制*

研究了一类由任意多个子系统组成的线性切换奇异系统的状态反馈H∞控制问题。采用共同Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的使闭环系统渐近稳定且满足H∞性能的控制器存在的充分条件, 并设计了相应的子控制器和切换策略。采用矩阵变换,将矩阵不等式等价转换为一组线性矩阵不等式。数值算例说明了所提方法的有效性和可行性。     

一类非线性切换系统鲁棒H∞可靠控制

为了克服扰动与执行器故障对控制系统的影响，使系统具有抗干扰性和可靠性，针对一类不确定非线性切换系统，研究了在任意切换规则下鲁棒H∞可靠控制问题．首先，系统所有矩阵同时含有参数不确定性，并且系统也存在未知非线性扰动．当执行器存在故障时，基于线性矩阵不等式技术以及公共李亚普诺夫函数方法得到鲁棒H∞可靠控制器，使切换系统在任意切换律下全局二次稳定并且满足H∞性能指标．最后，通过求解凸优化问题得到了鲁棒H∞最优可靠控制器．仿真结果表明控制器在任意切换规则下是可行和有效的．     

不确定切换时滞奇异系统的鲁棒H_∞控制

研究一类由任意有限多个具有参数不确定性和状态时滞的奇异子系统组成的切换系统的状态反馈鲁棒H∞控制问题。利用Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则。采用变量替代方法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式(LMIs)。最后给出电力系统中一个求解状态反馈控制器增益矩阵的仿真算例证明结论的有效性。研究结果表明,通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足鲁棒H∞性能,而并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足鲁棒H∞性能,甚至也不要求其渐近稳定。