Adaptive fault-tolerant control of linear systems with actuator saturation and L2-disturbances

This paper studies the problem of designing adaptive fault-tolerant H-infinity controllers for linear timeinvariant systems with actuator saturation. The disturbance tolerance ability of the closed-loop system is measured by an optimal index. The notion of an adaptive H-infinity performance index is proposed to describe the disturbance attenuation performances of closed-loop systems. New methods for designing indirect adaptive fault-tolerant controllers via state feedback are presented for actuator fault compensations. Based on the on-line estimation of eventual faults, the adaptive fault-tolerant controller parameters are updated automatically to compensate for the fault effects on systems. The designs are developed in the framework of the linear matrix inequality （LMI） approach, which can guarantee the disturbance tolerance ability and adaptive H-infinity performances of closed-loop systems in the cases of actuator saturation and actuator failures. An example is given to illustrate the efficiency of the design method.     

基于模糊模型的时滞不确定系统的模糊H∞鲁棒反馈控制

讨论了一类具有状态和控制时滞的不确定非线性系统的模糊H_∞ 状态反馈控制问题. 采用具有时滞的不确定Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型对非线性系统进行建模, 提出了一套基于LMI的模糊鲁棒控制器的系统设计方法, 给出了模糊H_∞状态反馈控制器存在的充分条件, 以保证闭环模糊系统渐近稳定并满足从干扰输入到控制输出的H_∞范数界约束. 示例仿真表明了该方法的有效性.     

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.     

Robust H-infinity fuzzy control for uncertainMarkovian jump nonlinear singular systems withwiener process

This paper deals with the problems of robust stochastic stabilization and H-infinity control for Markovian jump nonlinear singular systems with Wiener process via a fuzzy-control approach. The Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy model is employed to represent a nonlinear singular system. The purpose of the robust stochastic stabilization problem is to design a state feedback fuzzy controller such that the closed-loop fuzzy system is robustly stochastically stable for all admissible uncertainties. In the robust H-infinity control problem, in addition to the stochastic stability requirement, a prescribed performance is required to be achieved. Linear matrix inequality (LMI) sufficient conditions are developed to solve these problems, respectively. The expressions of desired state feedback fuzzy controllers are given. Finally, a numerical simulation is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

Observer-based H-infinity output feedback control with feedback gain and observer gain variations for Delta operator system

Considering that the controller feedback gain and the observer gain are of additive norm-bounded variations, a design method of observer-based H-infinity output feedback controller for uncertain Delta operator systems is proposed in this paper. A sufficient condition of such controllers is presented in linear matrix inequality （LMI） forms. A numerical example is then given to illustrate the effectiveness of this method, that is, the obtained controller guarantees the closed-loop system asymptotically stable and the expected H-infinity performance even if the controller feedback gain and the observer gain are varied.     

广义系统H∞可靠性控制

通过对更一般形式的执行器和传感器故障模型分析,研究了广义系统基于观测器的H∞可靠性控制器设计问题.利用带有约束的广义代数Riccati不等式(GARI),给出执行器故障情况下,广义系统H∞可靠性控制器存在的充要条件和设计方法,以及传感器故障情况下,广义系统H∞可靠性控制器存在的充分条件和设计方法.所设计的H∞可靠性控制器使得闭环广义系统容许且传递函数的H∞范数有界.同时,还将带广义约束的GARI转化成了线性矩阵不等式(LMI),进而简化了广义系统H∞可靠性控制器设计方法.     

具有域极点配置的混合H2 /H∞ 滤波

解决了具有域极点配置的连续时不变系统的混合H₂ /H_∞ 滤波问题. 通过采用线性矩阵不等式 (LMI)方法描述域稳定性限制、H₂ 和H_∞ 优化, 以建立求解这个问题的总框架. 这个问题的可解性的充分必要条件由一组LMI给出. 最后用一个数字例子来说明所给出的设计方法.     

轧辊偏心的H∞输出反馈鲁棒重复控制

针对轧辊偏心问题,用线性矩阵不等式(LMI)方法设计了用于轧辊偏心补偿控制的H∞输出反馈鲁棒重复控制器,首先引入动态输出反馈来保证闭环系统的鲁棒稳定性,把重复控制器设计问题转化为H∞动态反馈控制器的设计问题,采用变量替换法将非线性矩阵不等式转化为线性矩阵不等式并对其求解进而得到控制器参数.另外在采用上述控制器保证系统鲁棒稳定性的同时,通过在重复控制器中引入一个前向系数进一步改善和提高系统的动态性能与稳态控制精度.理论证明与仿真研究表明当系统对象参数存在摄动时,这种控制器仍能有效地补偿轧辊偏心对产品质量的影响.     

数值界不确定性关联大系统分散鲁棒H∞控制

针对一类状态阵,控制输入阵及关联阵中存在数值界不确定性的关联大系统,研究其分散鲁棒H∞状态反馈和输出反馈控制器设计问题.基于有界实引理,推导出了其存在分散鲁棒H∞控制器的充分条件,即一组矩阵不等式有解.利用Schur补引理,通过固定不同变量,提出了一种构建分散控制器的同伦迭代线性矩阵不等式方法.所获得的控制器使闭环大系统鲁棒稳定,并且达到给定的H∞性能指标.最后用数值例子说明了所提的设计方法的有效性.     

一种基于LMI的鲁棒故障诊断滤波器设计

研究了一类含有扰动的线性系统鲁棒故障诊断滤波器设计问题. 文中引入一种能同时体现残差对扰动信号鲁棒性和对故障信号灵敏性的性能指标, 利用H_∞理论把求解滤波器的问题转化为H_∞优化设计问题. 应用线性矩阵不等式(LMI)技术, 对此性能指标进行优化, 给出并证明了该设计问题解的存在性条件和滤波器增益阵的求解方法, 最后, 通过仿真实例验证了方法的有效性.     

利用状态反馈增益变化设计广义系统H∞可靠控制器

通过对状态反馈两种增益变化形式的分析,研究广义系统H∞可靠控制器的设计问题.给出基于状态反馈增益变化的广义系统H∞可靠控制器的定义,得到了执行器故障模型.用线性矩阵不等式(LMI)方法,研究两种状态反馈增益变化的广义系统H∞控制器存在的充分条件和设计方法.进而,针对执行器的不同故障情形,用LMI方法给出广义系统存在基于状态反馈增益变化的H∞可靠控制器的充分条件.最后,给出了优化广义系统H∞可靠控制器的设计算法.     

Robust H-infinity control for constrained uncertain systems and its application to active suspension

This paper presents an LMI based robust H-infinity control scheme for constrained systems with normbounded uncertainties.The uncertainties are incorporated in the evaluation of the H-infinity norm and the time-domain constraints.The robust closed-loop properties inclusive of stability,H-infinity performance and the satisfaction of the timedomain constraints are discussed.Analysis and simulation results for a 2 DOF quarter-car model show possible improvements on ride comfort,while robustly respecting safety related constraints such as good road holding,limited suspension strokes and actuator saturation.     

具有非线性扰动的广义系统的鲁棒H∞控制

研究具有非线性结构扰动广义系统的鲁棒H∞控制和鲁棒H∞保性能控制问题,该不确定性为时间和状态的函数.且满足Lipschitz条件.目的是分别设计系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器.应用线性矩阵不等式方法,分别给出了系统的鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器存在的充分条件.当这些条件可解时,分别给出了鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞保性能控制器的表达式.最后通过一个仿真算例说明了所给出方法的应用.     

具有随机通讯时延的离散网络化系统的H∞滤波器设计

由于传感器和滤波器是通过有限带宽的网络连接的,因此系统的测量数据经常会出现时延,而且时延是随机的.本文讨论了具有一步随机通讯时延的离散网络化系统的H∞滤波器设计问题.利用线性矩阵不等式方法设计线性滤波器使得滤波误差系统是均方意义下指数稳定并具有给定的H∞性能.滤波器参数通过凸优化技术求解一个线性矩阵不等式得到.数值仿真表明设计方法的有效性.     

奇异摄动系统的H∞控制: 基于奇异系统的方法

实际系统的奇异系统模型往往通过忽略系统的奇异摄动系统模型微分项系数矩阵中的小时间参数得到.然而, 传统的奇异系统控制器设计很少考虑微分项系数矩阵的摄动. 本文拓展了现有奇异系统输出动态反馈H_∞控制器的设计, 使得当实际闭环系统中存在小时间参数时, 仍然能保持稳定并且满足一定的H_∞性能指标. 仿真算例说明了本文提出方法的有效性.     

线性多时滞不确定离散时间线性系统的时滞相关H∞控制

讨论了线性多时滞不确定离散时间线性系统的时滞相关H_∞控制问题．首先,建立了一个基于二次型项的有限和不等式．然后,利用这一不等式,采用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,获得了系统不仅内部稳定而且具有给定的H_∞性能的时滞相关条件,同时以LMI的形式给出了无记忆H_∞控制器的设计方法．最后,数值例子说明了本文方法的有效性．     

带有无穷分布时滞的不确定系统的鲁棒H_∞滤波器设计

针对一类在系统的状态方程与可测输出中都包含有非线性无穷分布时滞的参数不确定系统,提出一种新颖的鲁棒H∞滤波器的设计方法.设计的鲁棒H∞滤波器可以保证对于带有时变且范数有界的参数不确定性的滤波误差系统是渐近稳定的,并且满足所给定的H∞性能指标.鲁棒H∞滤波器可以通过线性矩阵不等式方法获得.通过一个数值的例子验证了该方法的有效性.