考虑输入约束的发电机汽门非线性自适应控制

研究具有汽门控制和阻尼系数不确定的单机无穷大系统的暂态稳定性问题. 通过引入切换机制, 解决了输入控制量幅值约束问题. 基于主汽门控制和快速汽门控制思想, 建立了一个由汽门控制的单机无穷大汽轮发电机切换系统模型. 应用本文提出的改进自适应Backstepping方法设计了切换子系统的非线性自适应控制器和参数替换律, 同时构造出切换系统的共同Lyapunov函数, 从而保证了切换系统的稳定性. 由于设计过程中, 未用到任何线性化方法, 因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性. 仿真结果表明了设计方法的有效性和优越性.     

线性时变参数系统切换H_∞输出反馈控制

考虑时变参数系统的切换H∞控翻问题.提出了由参数触发的切换策略,由此在最小驻冒时间的限制下,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.     

具有容性负载的直流微电网系统分布式协同控制

针对一类具有容性负载的直流微电网系统, 提出了分布式协同控制方法. 具有容性负载的直流微电网是一类耦合动态互联非线性网络化系统, 可将DC-DC变换器在信息层视为智能体, 在每个子系统模块中, 引入容性负载电压观测器, 耦合并联非线性系统负载均衡控制设计问题可解耦成一阶积分器多智能体系统的输出一致性跟踪问题. 基于最近邻原则, 通过在控制器中引入比例、积分环节, 设计了增益可调的分布式协同PI控制律, 当有向图满足至少含有一棵生成树的条件下, 通过子系统间的局部交互, 可以实现负载均衡的目标. 通过分析增广系统矩阵的特征值证明了整个闭环系统的稳定性. 仿真和实验说明了所提出的控制方法的有效性及可行性.     

短时延多包传输网络控制系统的容错控制

研究了存在数据丢失的短时延多包传输网络控制系统在静态调度和动态调度下的控制器设计问题。把未能成功传输数据的传感器节点视为暂时失效,将网络控制系统建模为一类具有时变传感器“故障”的系统。在静态调度策略下,将系统建模为一类具有一定切换规则的周期系统,利用容错控制理论和周期系统理论得到系统稳定性判据;在动态调度策略下,将系统建模为一类具有有限子系统的自主切换系统,利用容错控制理论和切换系统理论给出了系统的稳定性条件。并利用控制器和观测器的协同设计方法给出了系统在静态调度和动态调度下的容错控制律和状态观测器设计方法。数值仿真算例证明了结论的可行性和有效性。     

含柴油发电机和蓄电池储能的独立微电网频率分层控制

针对由间歇性可再生能源、柴油发电机组和蓄电池储能系统构成的独立微电网,提出一种新型的频率分层控制方案,建立适合蓄电池储能系统和柴油发电机组不同控制特性的分层控制结构及其协调控制策略,提高了独立微电网频率控制的稳定性和灵活性.在一级控制中,采用改进型下垂控制的蓄电池储能系统,来处理较小变化幅度和较短变化周期的随机净负荷波动,提高独立微电网系统的瞬态频率响应特性和频率质量.在二级控制中,采用改进的柴油发电机PID调速控制,应对较大变化幅度和较长变化周期的系统净负荷波动,实现系统频率的无差控制.最后,通过对东澳岛风柴蓄混合能源独立微电网系统在不同运行条件下的频率控制仿真结果,验证了所提方法的可行性和有效性.     

基于分层滑模控制的VTOL飞行器轨迹跟踪

针对VTOL飞行器的轨迹跟踪和稳定性问题,在考虑输入耦合前提下,提出了一种分层滑模控制方案.首先,将整个系统分成两个子系统,分别设计两个子系统的滑模面;然后利用其中一个子系统滑模量来构造中间变量,进而构造出整个系统总的滑模面;再利用等效控制法求取系统在该滑模面上的等效控制量,采用李雅普诺夫方法设计了系统的切换控制量,从而获得系统总的控制量.该控制器能够保证各个滑模面的稳定性和误差闭环系统的全局渐近稳定性.最后的仿真结果表明了该方法的有效性和可行性.     

基于LMIs的不确定随机切换系统的H∞鲁棒控制

基于线性矩阵不等式和控制理论,针对由一组由随机微分方程描述的子系统组成的切换系统,研究此类切换系统在任意切换策略下的鲁棒控制问题,并给出控制器的设计方法。仿真结果表明,所设计,扮控制器能保证闭环系统在一定意义下的随机稳定。     

基于模型依赖驻留时间的异步切换控制

研究在模型依赖平均驻留时间切换策略下切换线性系统的异步切换控制问题,同时考虑模型依赖的控制器滞后时间的约束问题.在实际情况下,信号传输和系统检测等原因会导致控制器的切换滞后于子系统.基于这类情况,首先将子系统运行的区间划分为子系统与控制器相匹配的区间和非匹配的区间,根据模型依赖的驻留时间策略设计出各子系统的控制器;然后,结合模型依赖的控制器滞后时间、系统参数和Lyapunov稳定条件推导出合适的驻留时间设计参数,且使得异步切换系统全局一致指数稳定;最后通过数值仿真验证了所提出方法的有效性.     

基于反馈无源化的切换非线性系统H∞跟踪控制

针对切换非线性系统,提出一种基于反馈无源化的H_∞跟踪控制策略.首先,提出依赖状态切换的控制方法,在子系统不满足有界参考弱最小相位这一标准假设时,给出解决H_∞跟踪问题的充分条件,通过零状态可检测条件保证切换系统的内部稳定性,并利用无源不等式验证切换非线性系统满足H_∞跟踪性能;然后,提出依赖时间切换的跟踪策略,得到H_∞跟踪问题的可解性条件,该方法不依赖系统内部状态进行切换,将系统输出和参考信号之间的误差作为控制输入,并计算出切换系统满足的平均驻留时间;最后,给出仿真算例,以验证结果的正确性.     

基于反步法的一类非线性切换系统控制器设计

研究一类子系统是纯反馈非线性系统的切换系统控制器设计问题．基于多Lyapunov函数和反步法，提出一种状态反馈控制律及切换规则设计方法。通过递推设计可得到使非线性切换系统稳定的反馈控制律和切换规则．将所提出的方法应用于该类非线性切换系统含有不确定性的情形，仿真算例结果表明了所提出方法的有效性．     

带有不稳定子系统的切换非线性系统的积分输入状态稳定（英文）

本文针对带有不稳定子系统的切换非线性系统研究了系统的积分输入状念稳定性问题.应用导数不定的类Lyapunov函数得出切换非线性系统的积分输入状态稳定.导数不定的类Lyapunov函数办法比传统的导数正定的Lyapunov函数的方法更具有一般性.文中包含两种情况:当所有子系统为积分输入状态稳定时,切换非线性系统是积分输入状态稳定的;当部分子系统为非积分输入状态稳定时,本文证明了切换非线性系统的积分输入状态稳定.最后应用一个仿真例子描述了所提结果的有效性.     

不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制

讨论了一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制问题．首先,基于多Lyapunov函数方法,设计状态反馈控制器以及切换律,使得对于所有允许的不确定性．相应的闭环系统渐近稳定又具有指定的L2-增益．该问题可解的充分条件以一组含有纯量函数的偏微分不等式形式给出,此偏微分不等式较一般Hamilton-Jacobi不等式更具可解性．所提出的方法不要求任何一个子系统渐近稳定．接着作为应用,借助混杂状态反馈策略讨论了非切换不确定非线性系统的鲁棒H∞控制问题．最后通过一个简单例子说明了控制设计方法的可行性．     

通信拓扑切换下车辆队列分布式模型预测控制

考虑通信拓扑切换下异质非线性车辆队列系统协同控制问题,提出一种能够保证车辆队列稳定和弦稳定的分布式模型预测控制策略.先结合车辆队列动态通信拓扑切换过程,构建与时间相关的图函数,再利用邻居车辆状态信息描述平均协同代价函数,并将其引入局部滚动时域优化控制问题.进一步,应用平均停留时间概念和切换系统Lyapunov稳定性理论,建立通信拓扑切换下车辆队列闭环系统的内部稳定性和弦稳定性充分条件.最后通过两组典型交通场景的对比仿真验证本文策略的有效性.     

多阶段间歇过程鲁棒模糊预测异步切换控制EI北大核心CSCD

本文针对非线性多阶段间歇过程在切换瞬间存在异步切换的问题,提出了一种鲁棒模糊预测异步切换控制方法.该方法将非线性多阶段间歇过程表示为同步子系统和异步子系统的等效闭环扩展Takagi-Sugeno模糊模型,在此基础上给出了确保每个批次指数稳定和每个阶段渐近稳定的,基于线性矩阵不等式的稳定性条件以及不同情况运行时间的计算方法.根据运行时间采用超前切换思想,避免异步切换情况的出现,保证系统的稳定运行.仿真案例表明所设计的控制器是有效的和可行的.     

一种球形移动机器人爬坡运动的自适应滑模控制

针对一种球形机器人爬坡运动的位置控制问题,提出了一种自适应滑模控制方法.基于对实际系统的合理简化,利用拉格朗日方法建立了球形机器人爬坡运动的动力学模型,并将动力学模型表示为状态空间形式.基于系统的状态空间模型,将整个系统划分为两个子系统,并分别定义各子系统的滑动面.将其中一个子系统的滑动面引入到另一个子系统的控制设计中,采用李亚普诺夫稳定性理论设计了滑模控制律,并通过自适应律在线调节其切换增益.从理论上分析了闭环控制系统的稳定性,并通过数值仿真和样机实验验证了所提控制方法的有效性.     

汽车四轮转向动力系统的Hybrid控制研究

应用混和控制(Hybrid Control)中的切换系统(Switched System)的方法,分别对汽车四轮转向系统的高速态与低速态两个子系统以及由高速态向低速态变化的切换系统进行了最优控制设计.仿真结果表明,Hybrid 控制实现了四轮转向系统(4WS)的低速灵活性与高速稳定性,具有良好的控制效果.     

基于LMI的不确定切换系统鲁棒控制

基于线性矩阵不等式（LMI）方法和凸组合技术,研究一类带有非线性扰动的不确定切换系统的鲁棒镇定问题。在每个子系统均不能镇定的情况下,利用单李雅普诺夫函数方法和多李雅普诺夫函数方法,分别得到不确定切换系统可镇定的充分条件。针对参数不确定性的未知、时变、有界特点,设计出鲁棒状态反馈控制器及相应的切换策略。最后,通过计算机仿真验证所设计方法的正确和有效性。     

切换系统基于反演递推法的鲁棒自适应控制

切换系统的稳定控制问题是一个重要的研究问题。基于李雅普诺夫函数的方法是研究切换系统稳定性的重要手段,但是有约束非线性系统的李亚普诺夫函数构造仍是一个难题(特别是对带有不确定性的非线性系统)。针对一类带有不确定性的严格反馈型切换非线性系统,利用反演递推法(backstepping)设计了子系统的基于李亚普诺夫函数的鲁棒自适应控制器,并证明了子闭环系统的稳定性,同时设计适当的切换律保证了整个闭环系统的稳定性。其中系统的未知不确定性及外界干扰不要求线性增长速度,并由模糊系统在线逼近。结果表明所提出方法的有效性。     

基于观测器的切换系统反馈镇定的仿真研究

研究工程系统切换优化控制问题,为提高系统的稳定性,解决观测器子系统中存在的可观测和不可观测切换问题,提出了线性切换系统的反馈镇定的设计方案.方案根据对切换系统复杂性的认识的基础上,采用构建各种类型的误差子系统函数以及各种增广子系统函数的形式,求解一个线性矩阵不等式观测器增益矩阵的问题,从而得到了可观测子系统控制律的求解方法.进行仿真的结果说明,控制方法可使观测器子系统达到稳定,证实了方法有效性.     

非线性切换系统子控制器切换律设计

研究在切换系统的切换信号不可测的情况下,如何为子系统控制器另外设计切换信号的问题.基于闭环系统的严格无源性,通过实时为系统选择合适的控制器来确保闭环系统的稳定性.提出了一种子系统控制器切换律的设计方法.非线性算例验证了结论的正确性.