具有DoS攻击非线性网络的动态事件触发控制

针对非线性网络控制系统存在的拒绝服务（DoS）攻击设计一种具有动态事件触发策略的H_∞安全控制器.首先,将DoS攻击引起的丢包影响作为触发条件的不确定性,针对这个不确定性以及在静态事件触发中引入一个内部动态参数,设计动态事件触发机制,在此基础上设计具有H_∞性能的安全控制器.然后,考虑网络通道中网络诱导时延对系统的影响,建立能够体现时延上下界信息的Lyapunov-Krasovskii泛函,依据Lyapunov稳定性理论、Young’s不等式、Schur补引理、单边Lipschitz条件、二次内有界和动态事件触发条件推导出系统存在安全控制器的条件,继续利用一些特殊导数,将双线性矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式,从而实现触发参数与反馈增益的协同设计,同时保证存在DoS攻击的安全性能.最后,通过一个数值例子验证所提方法的有效性.     

既含有一般多个随机延迟以及多个测量丢失和随机控制丢失的鲁棒H∞模糊输出反馈控制

这篇文章研究了一类不确定离散时间模糊系统的鲁棒H_∞控制问题,这类系统是既含有多个随机延迟、多测量丢失又含有从模糊控制器到发生器的随机控制信号丢失.描述随机通信延迟和随机控制信号丢失的随机变量认为是相互独立服从贝努利分布.测量丢失现象认为是随机发生的.假定对每个传感器发生丢失的概率位于区间[0,1]上是给定的.大量的注意力集中在设计H_∞模糊输出反馈控制器以确保所得到的闭环Tagagi-Segeno（T-S）系统按均方意义是指数稳定的.文章所用的方法能使扰动拒绝达到说给定的指标.通过大量的分析得出了满足指数稳定性以及预先给定的H_∞性能指标的容许输出反馈控制器的存在性的充分条件.另外,锥型补线性化过程用于将控制设计问题转化成能用半正定规划方法求解的序列极小化问题.最后,模拟结果证实了文中所提出的设计方法的可行性和有效性.     

受有线无线异构网络诱导延时和数据丢包约束的分布式网络化H2/H∞滤波研究

针对分布式有线无线异构网络化滤波系统中部署在不同地理空间的多传感器通过无线网络与每个局部融合中心通信, 然后测量数据被传到网关并进行协议转换后通过有线网络传输到对应的分布式滤波器, 会导致数据传输出现分布式有线无线网络诱导延时和数据丢包, 使得H₂/H_∞滤波更加困难的问题, 本文首先采用有向图描述分布式传感器节点的通信拓扑, 然后运用Markov链和伯努利分布分别刻画分布式有线无线网络诱导延时和数据丢包特性, 进而建立了融合分布式滤波器参数、有线无线异构网络通信约束的普适滤波误差动态系统综合模型.理论上证明了在分布式有线无线异构网络通信约束下所设计的滤波器使得滤波误差动态系统随机稳定且满足给定的H₂/H_∞性能指标, 并建立了系统随机稳定性、分布式滤波器参数及最长有线无线网络诱导延时和数据丢包之间的关系.最后, 仿真实例验证了本文所提方法是可行且有效.     

一类随机非线性系统的有限时间H∞控制

本文研究一类随机非线性系统的有限时间H_∞控制问题.考虑闭环系统在有限时间间隔内的瞬态性能和抗干扰能力,对伊藤型随机非线性系统进行了研究.利用Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI)得到了系统满足均方有限时间有界的充分条件,进一步设计了有限时间H_∞控制器,并给出了系统满足均方有限时间有界和相应H_∞性能的充分条件.最后给出了两个例子验证了该方法的有效性和可行性.     

基于观测器的受扰多项式系统H∞输出跟踪控制

考虑一类受到外部扰动影响的多项式系统在状态不完全可测情况下的H_∞输出跟踪控制问题.首先,综合前馈-反馈复合控制思想,设计基于观测器的输出跟踪控制器,其中反馈镇定控制器用于保证闭环系统稳定,前馈补偿控制器用以实现对参考模型输出信号的跟踪;然后,提出具有输出反馈结构的跟踪控制方法,其优势在于实现了分离原则,可单独设计观测器和控制器,降低计算复杂度;接着,利用依赖全状态的齐次多项式Lyapunov函数导出使得闭环系统渐近稳定且满足H_∞跟踪性能的充分条件,借助多项式平方和凸优化技术可直接求得相应的观测器和控制器;最后,通过数值仿真实例验证所提出设计方法的有效性和优越性.     

基于观测器的无人车H∞预瞄控制器设计

为抑制道路曲率干扰并提高无人车路径跟踪精度,提出一种基于观测器的无人车H_∞预瞄控制器设计方法.首先,将无人车非线性路径跟踪模型转换为线性变参数(linear parameter varying, LPV)系统;然后,建立关于路径曲率的预瞄模型,并将无人车路径跟踪模型与预瞄模型相结合构建增广系统;接着,考虑传感器测量噪声对无人车路径跟踪精度的影响,设计基于观测器的H_∞状态反馈控制器,并将控制器设计问题转化为满足一组线性矩阵不等式的优化问题. Simulink/CarSim联合仿真结果表明,所提出的基于观测器的无人车H_∞预瞄控制方法可以有效减小测量噪声对系统性能的影响,与已有最优控制方法相比,可以取得更好的路径跟踪精度.     

Round-Robin协议下基于观测器的多智能体系统H∞一致性控制

针对一类具有非线性动态特性的多智能体系统,研究Round-Robin(RR)通信协议下基于观测器的H_∞一致性控制问题。在智能体与其邻居智能体之间的通信信道引入了Round-Robin通信协议,缓解信道拥堵带来的测量丢失、时延等问题。通过RR协议的调度,使得智能体在每一时刻确保能够接收到一个邻居智能体信息。首先,根据智能体的测量输出设计状态观测器,对每个智能体的状态进行估计,然后,根据估计状态设计一致性控制器,基于李雅普诺夫稳定性理论,给出多智能体系统满足H_∞一致性性能指标的充分条件,进而通过求解线性矩阵不等式(LMI)获得观测器及控制器参数。最后,将本文设计的控制算法应用于数值仿真和柔性连杆机器人的一致性控制,验证所设计算法的可行性和有效性。     

高速采样下含网络攻击的信息物理系统$H_/H_infty$故障检测

研究高速采样情况下,含有网络攻击的信息物理系统多目标故障检测问题.考虑系统同时存在时变时延、执行器网络攻击和传感器网络攻击,基于Delta算子对上述系统进行离散化处理,建立在高速采样的条件下,故障与攻击并存的离散时间模型.构造H＿/H_∞故障检测滤波器,使系统具有对随机扰动的鲁棒性,且具有对检测信号的高灵敏性.采用Lyapunov-Krasovskii泛函和线性矩阵不等式的方法,提出系统具有渐近稳定性以及H＿/H_∞性能的充分条件.仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性.     

不确定时变时滞系统鲁棒H∞反馈控制器的设计 --LMI方法

针时一类状态和控制输入同时存在不确定性的具有时变的时滞系统,使用线性矩阵不等式方法研究了其H∞反馈控制器的分析与设计。给出系统具有H∞性能一个线性矩阵不等式（LMI）条件。并通过建立受条件约束的线性矩阵不等式的描述,给出系统的一个一次优状态反馈H∞控制律的设计方法。最后用一个算例验证该设计方法的优越性和有效性。     

不确定关联网络系统分散H_∞量化控制

研究同时具有状态和控制输入的两量化器的不确定关联网络系统分散H∞状态反馈控制器和量化器参数的设计问题.由于状态在传送到控制器之前,以及控制器输入到系统时信号需要被量化,使系统的性能不能得到保证.为此,提出了一种依赖于状态调节量化器参数的策略,使得所得的闭环系统渐近稳定,并且能获得在没有量化器情况下相同的H∞扰动抑制水平.控制器的设计和量化器的参数都是根据子系统信息以分散的方式构造的.     

网络化非线性系统的非脆弱H∞控制

具有对数量化、网络诱导时延和数据包丢失的网络化Lipschitz非线性系统控制器,存在参数摄动问题。为此,设计一种加性非脆弱状态反馈H∞控制器。将数据量化和网络诱导时延对被控系统的影响,转化为系统的不确定参数,网络化控制系统建模为马尔可夫跳变系统。采用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出网络化Lipschitz非线性系统的加性非脆弱状态反馈H∞控制器存在的充分条件,该非脆弱H∞控制器可通过解线性矩阵不等式求出。仿真结果表明,当控制器存在参数摄动时,与传统控制器相比,非脆弱控制器不仅能使被控系统稳定,而且满足设定的H∞性能指标。     

系统H∞范数计算:Lyapunov函数的直接优化方法

研究了李雅普诺夫函数的选择对求解系统H_∞范数的影响,提出了一种李雅普诺夫函数的直接优化方法,该方法通过优化黎卡提不等式中的李雅普诺夫函数,给出了H_∞范数的通用解析表达式,实现了二阶系统H_∞范数的精确求解.不同于需要繁琐优化过程的线性矩阵不等式（Linear matrix inequality,LMI）方法,本文提供了一种有效的途径以直接求解系统H_∞范数.     

一类不确定Lurie时滞奇异系统的鲁棒H∞控制

研究一类具有不确定性的Lurie时滞奇异系统的鲁棒稳定性分析和H∞状态反馈控 制器设计方法.针对一类具有参数不确定性、未知时滞的奇异系统,得出了系统鲁棒稳定和 鲁棒H∞状态反馈控制器存在的充分条件,它能使得不确定Lurie时滞奇异系统的解在所容 许的范围内是正则的、无摄动的和稳定的;而且还得出了基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒 H∞状态反馈控制器的设计方法,使得闭环系统具有鲁棒稳定性和H∞性能.     

德拜媒质微波加热过程的H∞保性能温度跟踪控制

德拜媒质微波加热过程中，由于介电常数具有随温度变化的特性，导致电磁场的空间分布将会产生巨大的变化.若缺乏合理的功率调控策略，将导致燃烧、爆炸等一系列热失控现象.针对上述问题，本文提出一种滚动时域H_∞保性能温度跟踪控制策略，以实现对监测位置的最高温度进行控制.基于微波加热德拜媒质的机理模型，同时考虑跟踪系统稳定性、动态性能和输入约束，以H_∞增益和保性能函数作为性能指标，本文将温度跟踪问题转化为线性矩阵不等式（Linear matrix inequality，LMI）多目标优化问题，使得系统动态性能达到最优.最后以德拜媒质微波加热短波导模型为例，对所提出方法的有效性进行仿真验证.     

一类p规范型非线性系统预设性能有限时间H∞ 跟踪控制

针对一类带有外部扰动的非严格反馈p规范型非线性系统, 在一种新的预设性能控制思想的基础上, 结合加幂积分技术、H_∞ 控制理论及神经自适应技术, 提出了一种自适应神经预设性能有限时间H_∞ 跟踪控制器的设计方法. 所设计的控制器能够保证系统的跟踪误差被有限时间性能函数约束, 并在任意给定的停息时间内收敛到平衡点的一个预先给定的邻域内, 且能够抑制外部扰动对系统的影响. 特别地, 该停息时间与系统初始状态无关. 两个仿真例子验证了所设计控制器的有效性和优越性.     

具有状态和测量时滞不确定系统的鲁棒H∞状态估计

考虑一类已知状态和测量时滞且范数有界参数不确定连续时间系统的鲁棒H∞状态估计问题.这个问题解的充分条件由二个代数Riccati不等式给出,它可以保证存在一个渐近稳定状态估计器使得对于所有不确定性从外界干扰到输出估计误差的传递函数满足指定的H∞指标.以上这些结果可以推广到一类未知状态和测量时滞且范数有界参数不确定连续系统的鲁棒H∞状态估计问题,对于已知状态和测量时滞系统,所得状态估计器与参数不确定性无关,而与时滞有关.对于未知状态和测量时滞系统,其状态估计器不仅与参数不确定性无关,而且与时滞也无关.     

外部干扰下SP型ICPT系统的H∞滤波器设计

对SP型ICPT系统在外部干扰下的H_∞滤波问题展开了研究。首先对SP型ICPT系统的电路拓扑进行研究并且以此创设了基于此电路拓扑的广义状态空间方程;然后通过滤波误差系统的渐近稳定判定条件求取H_∞滤波器的增益;最后通过实验仿真来验证本文所提出理论的准确性和可行性。     

具有状态信息保护的多智能体系统H∞一致性

为解决多智能体系统在有/无干扰情况下的初始状态信息保护和一致性问题,提出了新的状态信息保护算法,并引入鲁棒H_∞控制协议。首先,在无干扰的情况下提出了状态信息保护算法,来防止其他不诚实智能体窃听诚实智能体的信息,始终保护智能体的初始状态信息无法被不诚实智能体推测出来,并能够实现准确的平均一致性。其次,在有干扰的情况下,采用鲁棒H_∞控制的方法,在信息保护算法的基础上,减弱了干扰对系统模型的影响,提高了系统的抗干扰性能。利用李雅普诺夫方法对系统的稳定性进行分析,并求解线性矩阵不等式,得出了实现H_∞控制的基本条件。最后,通过对有/无干扰情况下的状态信息保护算法分别进行分析和仿真,验证了所提算法的有效性。     

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．     

高超声速飞行器纵向通道分层模糊自适应H∞控制

针对具有参数不确定性特点的高超声速飞行器输出跟踪问题,提出了一种基于分层模糊系统的自适应H_∞控制器的设计方法。为了解决模糊控制器中规则数目随系统变量个数呈指数增长的问题,减少在线辨识参数的数量,增强控制系统的实时性,设计了一种基于分层模糊系统的间接自适应控制器;同时为了减少模糊系统逼近误差、参数不确定性和系统外部干扰对控制系统稳定性造成的影响,引入鲁棒补偿项,提高控制器的H_∞性能,并利用Lyapunov理论分析证明了整个系统的稳定性能。仿真结果表明,该方法不仅能够保证高超声速飞行器具有良好跟踪性能,而且具有很强的鲁棒性。