基于Razumikhin 方法的随机时变时滞非线性系统的状态反馈

采用Razumikhin 方法研究一类随机时变时滞非线性系统的状态反馈镇定问题. 利用随机系统的Razumikhin-Mao 理论和反推设计方法, 设计系统的状态反馈控制器, 所设计的控制器能保证闭环系统的平衡点为依概率全局渐近稳定的. 所提出的方法能够彻底地去掉关于随机时变时滞非线性系统传统结果中所要求的时滞导数的限制. 仿真示例验证了所提出状态反馈控制器的有效性.

     

一类扩展结构大系统的分散有限时间鲁棒关联镇定

研究一类扩展结构大系统分散有限时间鲁棒关联镇定问题. 扩展结构大系统是在原结构系统上增加新子系统而构成的, 在原系统分散控制律确定不变的情况下, 设计新加入子系统的鲁棒分散控制律, 使扩展后的系统仍能保持有限时间关联稳定. 利用LMI 方法推导此类系统基于状态反馈和输出反馈的分散有限时间关联镇定的充分条件, 并给出扩展子系统的相应控制器的设计方法. 最后通过仿真实验表明了所提出方法的可行性和有效性.

     

时变时滞连续切换奇异系统的一致有限时间稳定分析

讨论一类含有时变时滞的连续时间切换奇异系统的一致有限时间稳定、有限时间有界和状态反馈镇定问题. 在给定任意的切换规则下, 运用多Lyapunov 函数和平均驻留时间方法设计使得闭环系统一致有限时间稳定和有限时间有界的状态反馈控制器, 同时给出基于线性矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件. 最后通过数值算例表明了所提出方法的合理性和有效性.

     

基于反馈线性化的MIMO非最小相位系统指数镇定

针对仿射多输入多输出非线性非最小相位系统,提出了一种新的镇定方案.用反馈线性化解耦系统输入输出关系,通过高增益状态反馈镇定系统外部动态,用模型预测控制镇定内部动态,所设计控制器能保证闭环系统的指数稳定性.仿真结果表明了所提出方法的有效性和优越性.

     

基于视觉反馈的非完整机器人不确定链式系统的指数稳定

研究带有未知参数的非完整移动机器人的镇定问题. 基于已有不确定非完整链式模型, 运用辅助变量法和控制输入法分别设计控制器, 使系统状态指数收敛. 所提出的两种控制器不仅克服了对系统初始状态的限制, 而且具有高度的统一性. 仿真结果验证了两种控制方法的有效性.

     

基于广义扩张状态观测器的干扰不匹配离散系统状态反馈控制

针对一类干扰不匹配的线性离散时间系统, 研究基于广义扩张状态观测器的稳定化状态反馈控制器设计问题. 在经典的自抗扰控制器中, 扩张状态观测器主要针对干扰匹配的积分串联型系统. 然而, 在许多实际系统中往往存在干扰不匹配的情况, 例如存在采样抖动的离散时间控制系统. 针对这一问题, 基于一类存在不匹配干扰的离散时间系统, 提出广义扩张状态观测器和相应的稳定化状态反馈控制器设计方法. 最后通过永磁同步电机调速控制仿真实例验证了所设计的观测器和控制器的有效性.

     

基于PI 观测器的奇异摄动系统故障诊断和最优容错控制

针对线性奇异摄动系统, 提出一种基于PI (proportional integral) 观测器的故障诊断和最优容错控制方法. 基于奇异摄动系统相关理论和矩阵变换技术, 给出PI 全维观测器存在的条件, 该观测器可以观测系统的快慢状态和故障系统的状态. 在估测到系统状态的基础上进一步考虑最优性, 应用最优控制理论, 设计状态反馈控制器, 提出基于PI 观测器的故障诊断器和最优容错控制器的设计方法. 最后的数值算例验证了所提出方法的可行性和正确性.

     

转移概率部分未知的随机Markov 饱和切换系统的非脆弱镇定

研究一类转移概率部分未知的随机Markov饱和切换系统的非脆弱镇定问题. 基于参数依赖型Lyapunov函数, 设计非脆弱状态反馈控制器以保证闭环饱和系统的随机稳定性, 在此基础之上, 通过求解线性矩阵不等式, 得到均方意义下的最大不变吸引域. 数值仿真验证了所提出方法的有效性.

     

具有TCSC 的单机无线总线系统非线性阻尼浸入与不变控制

针对带有晶闸管控制串补(TCSC) 的单机无限总线系统, 利用浸入和不变思想设计了基于状态反馈的非线性阻尼控制器. 通过选定一个特定的二维目标系统和映射函数, 将所研究的对象浸入其中, 使得所设计的非线性阻尼控制器在不需要构造Lyapunov 函数的情况下即可保证闭环系统的渐近稳定性和轨迹的有界性. 仿真对比结果表明了采用所提出方法设计的控制器是有效的, 且能够明显提高闭环系统的暂态稳定性.

     

线性连续周期系统的模型参考跟踪控制

基于周期系统Lyapunov 稳定性理论, 给出控制器的存在条件. 利用广义Sylvester 矩阵方程的参数化解, 提出模型参考跟踪控制器的参数化设计算法. 该控制器包括具有一定收敛速率的反馈镇定控制器和完全参数化的前馈跟踪补偿器两部分. 以基于T-H 方程描述的两航天器绕飞任务下的控制系统进行仿真, 仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.

     

不确定时变时滞系统的自适应全局鲁棒滑模控制

针对一类存在时变状态时滞的不确定性系统, 基于全程滑模的思想, 引入一种带状态时滞项的积分型滑模面, 以消除趋近模态, 实现全程滑模控制; 基于一种新颖的自由权矩阵时滞转换模型, 采用线性矩阵不等式(LMI) 的方法给出并证明了滑动模态稳定的充分条件, 降低了保守性; 结合自适应控制思想设计出自适应滑模控制器, 克服了不确定性以及时变的时滞影响.

     

基于扩张状态观测器的分散模型预测控制

针对复杂关联系统中分散控制方法无法有效解决子系统间的耦合和干扰问题, 提出一种基于扩张状态观测器的分散模型预测控制算法. 首先将复杂关联系统分解为多个状态维数较低、控制变量较少的子系统, 并为每个子系统设计本地预测控制器; 然后, 采用扩张状态观测器对子系统的耦合项以及干扰项进行估计, 进而利用估计值对子系统进行前馈补偿, 从而降低复杂关联系统的计算复杂度, 提高系统的稳定性和抗干扰能力; 最后, 利用液位控制系统验证了所提出算法的有效性.

     

一类具有连续分布时滞的分布参数系统的反馈控制

针对一类同时具有变时滞和连续分布时滞的分布参数系统的状态反馈控制问题进行了研究,通过选择适当的Lyapunov-Krasovskii函数,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,得到了变时滞闭环系统渐近稳定的一个充分条件.设计了无记忆的状态反馈控制器,使得在一个正定矩阵存在的条件下,闭环系统是可镇定的,从而得到了常时滞分布参数系统可镇定的一个推论.最后,通过一个数值仿真例子说明了所给出设计方法的可行性和有效性.     

一类非线性仿射系统的滑模降阶控制器设计

针对一类非线性仿射系统的控制器设计问题,基于滑模变结构控制理论,提出一种新的控制器设计方法:滑模降阶方法.首先反复运用变结构控制理论对一类n阶的仿射非线性系统构造n-1个微分同胚变换函数和n-1个滑动流形,将初始系统降至一阶系统,并给出了变结构控制律;然后利用当前级与上一级控制输入的映射关系进行n-1次反推运算,即可得到初始系统的控制输入;最后通过仿真算例表明了所提出方法的有效性和可行性.     

执行器饱和不确定NCS 非脆弱鲁棒容错控制

针对存在时变时延和丢包的不确定网络化控制系统(NCS), 同时考虑执行器饱和、控制器参数摄动以及非线性扰动等约束, 研究执行器发生结构性失效故障时系统的鲁棒容错多约束控制问题. 基于时滞依赖Lyapunov 方法和容错吸引域定义, 采用状态反馈控制策略推证出了闭环故障不确定网络化控制系统稳定的少保守性不变集充分条件, 并给出了非脆弱鲁棒容错控制器的设计方法以及最大容错吸引域的估计. 仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

     

广义马尔科夫跳变系统的部分模态依赖观测器设计

针对系统状态变量不完全可测以及系统模态不能实时获得的实际情况,研究广义马尔科夫跳变系统的部分模态依赖观测器及相应控制器的设计问题.基于线性矩阵不等式技术,运用模态依赖的李雅普诺夫函数讨论广义马尔科夫系统的正则和无脉冲特性,给出使系统随机稳定的基于观测器的控制器存在的充分条件.最后通过数值算例验证了所提出设计方法的有效性和优越性.     

具有输入延时的锚泊自动定位系统保性能控制

从半潜式平台定位系统的经济性及安全性角度出发,提出基于锚链切换控制的自动锚泊定位系统新方案.针对方案中具有输入延时及不确定性的特点,设计了带有输入延时的保性能控制器,以产生抵抗环境扰动所需的控制输入.基于LMI方法给出控制器存在的充分条件,通过求解相应的线性矩阵不等式得到系统的保性能控制律.仿真结果表明,所设计的控制器能有效解决锚泊自动定位系统的参数不确定性及输入延时问题,从而提高系统的精度和性能.