不确定离散模糊系统的最优保性能控制

对一类具有范数有界,时变参数不确定性的离散模糊时间系统和一个二次型性能指标,研究其最优保性能状态控制律的设计问题.通过采用线性矩阵不等式的方法,导出了存在保性能控制律的一个充要条件,进而,证明了该条件等价于一组线性矩阵不等式的可解性问题,并用这组线性矩阵不等式的可行解给出了保性能控制律的一个参数化表示.在此基础上,通过建立并求解一个凸优化问题,给出了最优保性能控制律的设计方法.     

一类具有范数有界不确定性的非线性时滞系统的控制

本文研究了一类具有范数有界不确定性的非线性时滞系统的鲁棒稳定性及其控制问题,结合Lyapunov稳定性定理、线性矩阵不等式及自由权矩阵,给出了系统的状态反馈鲁棒二次稳定的充分条件以及控制器的设计,并建立了一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,得到不确定时滞系统的最优状态反馈控制律.仿真示例说明了该方法的可行性.     

带有饱和执行器的T-S模糊时滞系统的模糊控制

研究了带有饱和执行器及时变时滞的T-S模糊系统的控制律设计问题.利用PDC技术、Razumikhin稳定性理论以及线性矩阵不等式(LMI)方法,建立了闭环模糊系统渐近稳定的时滞依赖的判别条件,给出了模糊控制律的设计方法.通过求解LMI,可以获得闭环模糊系统的吸引域的估计.最后,提出了闭环系统吸引域的估计最大化的模糊控制律的一个设计方法.     

不确定结构输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制研究

为了有效处理土木工程结构分散振动控制中模型参数不确定性对系统性能的影响,提出了同时满足多个控制目标的输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出并证明了H_∞保性能鲁棒分散控制器存在的充分条件,在此基础上,采用变量替换方法,建立了输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法,进而通过引入约束条件,将其转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题。针对一12层结构进行分散控制设计、集中控制设计及仿真分析。结果表明,对于具有较大不确定性的结构,输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法较传统线性二次高斯集中控制算法有更理想的控制效果。     

基于保性能自适应RBF神经网络的MR半主动非线性鲁棒分散控制

该文针对模型参数不确定的非线性结构半主动分散控制问题进行研究。首先,采用退化Bouc-Wen滞回模型模拟层间恢复力,并考虑模型参数(质量、刚度和阻尼)不确定及子系统间的耦合项,建立了子控制系统误差状态方程;在此基础上,设计了由保性能控制项和自适应逼近控制项构成的子控制器,其中,保性能控制项通过求解转化为线性矩阵不等式的保性能控制问题得到,逼近控制项通过RBF神经网络自适应控制律确定,同时利用Lyapunov稳定性理论对其稳定性及权值有界性进行证明;从而建立了适用于不确定结构非线性振动控制的保性能自适应RBF神经网络鲁棒分散控制(GCARBF)算法。最后,对一8层非线性结构进行MR半主动分散控制设计及0.3 g~0.8 g地震下仿真分析,结果表明了所提算法的有效性与优越性。     

随机结构主动控制系统的鲁棒控制研究

针对随机结构的鲁棒控制问题,基于随机结构正交展开理论和线性矩阵不等式(LMI),提出了随机结构的鲁棒H_∞控制系统设计方法。该方法以随机结构的正交展开扩阶模型为基础,结合有界实引理和线性矩阵不等式,建立鲁棒控制系统,并使得控制系统传递函数对不确定性扰动满足H_∞干扰抑制。以某典型随机结构模型为例,结合概率密度演化方法,分析比较了两类常用鲁棒H_∞控制系统设计方法与所述方法的差异,验证了所述方法的有效性和鲁棒性。     

风力发电机自适应鲁棒保性能控制器设计

本文针对变速变桨距风力发电机系统对于风能利用率、动态稳定性要求高的特点,建立了风能转换系统的线性参数变化（LPV）模型,给出了设计一个具有自适应机制的鲁棒保性能控制器的充分条件,进而设计出了一种新的自适应鲁棒保性能控制器。首先,运用自适应方法估计出系统的不确定参数,然后利用参数估计和鲁棒保性能控制方法设计系统的状态反馈控制器,其反馈增益阵是通过求解一组线性矩阵不等式（LMI）的约束而得到,并且满足某二次型性能指标。仿真表明,无论在低风速下还是在高风速下,控制器不仅使系统具有良好的动态特性和鲁棒性,而且使系统具有抑制外界干扰能力。     

土木工程结构保性能PID协调分散控制研究

针对大型土木工程结构提出一种协调分散控制策略;该策略在分散化控制基础上,通过设置一个不受子系统影响的高层协调系统来加强各子控制器对结构的控制能力。基于线性矩阵不等式方法和PID控制理论,推导了能够保证协调系统渐进稳定及系统性能上届最小的最优保性能PID协调控制器;在此基础上,结合极值控制原理,以结构控制效果整体最优为目标设计各子控制器,进而得到协调分散控制系统的反馈控制律;同时利用模拟退火算法对各子控制器进行优化设计;对ASCE 9层Benchmark模型分别进行集中控制、全维分散控制、部分分散控制和协调分散控制优化设计及仿真分析。结果表明,不同地震激励下,协调分散控制较集中控制与分散控制能更好地抑制结构的振动响应,协调控制器与子控制器协同控制下能保障各子系统作动器均处于最大功效工作状态。     

基于LMI的鲁棒H∞控制建筑结构振动

针对多层框架结构系统,提出一种基于线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequalities, LMI)的鲁棒H∞控制方法。为了使控制方法能相对简单,便用工程应用,将工程中常用的二次型性能指标结合于鲁棒H∞控制系统的分析中,并应用线性矩阵不等式减小求解的复杂度。以一个三层框架结构模型为例进行了仿真,并与传统H∞控制方法进行对比,仿真结果初步表明该方法在保证较好控制效果的条件下具有更强鲁棒性。     

线性时滞广义系统的时滞相关稳定性新判据

提出一种新的方法——积分不等式方法讨论线性时滞广义系统的时滞相关稳定性.首先将广义系统转化为一个带约束条件的中立型系统,然后利用基于二次型项的积分不等式,采用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,获得了系统稳定的、基于线性矩阵不等式（LMI）的时滞相关充分条件.实例表明,本文方法得到的结论较已有文献具有较小的保守性.     

基于LMI的旋转起重机鲁棒控制器设计

悬绳和荷载组成的振动系统的固有频率变化会对控制系统的稳定性和控制性能产生影响,因此针对此问题提出一种低复杂度的鲁棒控制器设计方法。首先,采用干扰观测器导出起重机的线性模型。该模型对于关节摩擦,荷载质量以及旋转速度等参数变化具有鲁棒性。其次,基于该线性模型设计一个含有积分器的状态反馈控制器,其增益通过线性矩阵不等式(LMI)优化算法求出,并且该控制器对于绳长变化具有鲁棒性。最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过使用此法可以实现在无测量绳长的传感器系统的情况下容易地操作起重机,从而大大地简化其结构和降低其安装成本。     

关于一类不确定非线性系统的鲁棒控制

对于一类同时具有匹配不确定性和非匹配不确定性的非线性系统,结合反馈线性化理论、矩阵不等式、李亚普诺夫稳定性理论和变结构控制,提出了一种鲁棒控制器的设计方法,使得闭环系统是渐近稳定的.     

卷筒料印刷装备收卷张力系统解耦控制研究

目的 为了保证卷筒料印刷装备收卷张力系统的性能,提出一种适用于收卷张力系统的自抗扰（ADRC）解耦控制器。方法 在收卷张力系统数学模型基础上,结合卷筒料收卷系统的工作原理,基于ADRC控制技术设计收卷张力系统的ADRC解耦控制器,并利用Simulink软件对所提出的控制策略进行仿真研究。结果 在相同的阶跃输入下,研究结果表明,PID控制器调整时间为2.4 s,而ADRC解耦控制器调整时间为0.7 s;在PID控制下,收卷基材张力出现超调和震荡,而在ADRC解耦控制下,基材张力无超调和震荡现象;采用PID控制器,收卷牵引跨度张力变化引起收卷跨度张力波动,而采用ADRC控制器则没有波动。结论 提出的卷筒料印刷装备收卷张力系统ADRC解耦控制器实现了高精度张力控制,具有比传统PID控制器更好的控制性能。     

持续有界路面激励下的车辆主动悬架可靠L1干抗抑制控制

在车辆主动悬架控制当中,路面激励通常可建模为一类持续有界的外部干扰。针对该问题,提出了车辆主动悬架的可靠L1干扰抑制控制方法。区别于以往的H∞/GH2控制方法,文中无需假设路面干扰为能量有界的情况。在控制器设计中,使用L1性能指标来提高汽车悬架的舒适性,同时保证悬架的其它性能,如悬架动行程、轮胎动载荷、控制饱和和执行器错误。以线性-分数矩阵不等式给出了控制的设计条件,控制器可根据凸优化方法和广义特征值问题求得,且相应的闭环系统具有指数的稳定性及L1干扰抑制性能。最后通过数值实例表明,在持续有界的正弦型和随机白噪声路面激励下,系统能取得理想的驾驶舒适性能,并保证悬架硬约束。     

Robust observer based control for plasma glucose regulation in type 1 diabetes patient using attractive ellipsoid method

This paper deals with the design of robust observer based output feedback control law for the stabilisation of an uncertain nonlinear system and subsequently apply the developed method for the regulation of plasma glucose concentration in Type 1 diabetes (T1D) patients. The principal objective behind the proposed design is to deal with the issues of intra‐patient parametric variation and non‐availability of all state variables for measurement. The proposed control technique for the T1D patient model is based on the attractive ellipsoid method (AEM). The observer and controller conditions are obtained in terms of linear matrix inequality (LMI), thus allowing to compute easily both the observer and controller gains. The closed‐loop response obtained using the designed controller avoids adverse situations of hypoglycemia and post‐prandial hyperglycemia under uncertain conditions. Further to validate the robustness of the design, closed‐loop simulations of random 200 virtual T1D patients considering parameters within the considered ranges are presented. The results indicate that hypoglycemia and post‐prandial hyperglycemia are significantly reduced in the presence of bounded (±30% ) parametric variability and uncertain exogenous meal disturbance.Inspec keywords: medical control systems, observers, uncertain systems, nonlinear control systems, robust control, control system synthesis, linear matrix inequalities, feedback, sugar, closed loop systems, diseasesOther keywords: virtual T1D patients, type 1 diabetes patients, closed‐loop simulations, uncertain conditions, post‐prandial hyperglycemia, designed controller, closed‐loop response, controller gains, linear matrix inequality, controller conditions, T1D patient model, control technique, intra‐patient parametric variation, principal objective, plasma glucose concentration, uncertain nonlinear system, robust observer based output feedback control law, attractive ellipsoid method, plasma glucose regulation     

不确定离散时滞系统的弹性保性能控制

针对一类不确定离散时滞系统,同时考虑对象和控制器本身的不确定性,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出弹性保性能状态反馈控制器的设计方法。通过LMI的可行解构造控制器,数值算例显示该方法的可行性。     

Delay‐dependent H∞ observer‐based control for uncertain neutral systems via LMI optimization approach

Abstract

In this paper, the delay‐dependent H∞ observer‐based control for a class of uncertain neutral systems with time‐varying delays is considered. The linear matrix inequality (LMI) optimization approach is used to design the H∞ robust control with disturbance attenuation. The control and observer gains are given from the LMI feasible solutions. Some numerical examples are given to illustrate the use of the main result.     

RBF neural network based <Emphasis Type="Italic">H</Emphasis><Subscript>∞</Subscript> synchronization for unknown chaotic systems

In this paper, we propose a new H _∞ synchronization strategy, called a Radial Basis Function Neural NetworkH _∞ synchronization (RBFNNHS) strategy, for unknown chaotic systems in the presence of external disturbance. In the proposed framework, a radial basis function neural network (RBFNN) is constructed as an alternative to approximate the unknown nonlinear function of the chaotic system. Based on this neural network and linear matrix inequality (LMI) formulation, the RBFNNHS controller and the learning laws are presented to reduce the effect of disturbance to an H _∞ norm constraint. It is shown that finding the RBFNNHS controller and the learning laws can be transformed into the LMI problem and solved using the convex optimization method. A numerical example is presented to demonstrate the validity of the proposed RBFNNHS scheme.     

模糊自抗扰控制器在挠性航天器振动抑制中的应用

针对挠性航天器在轨运动过程中挠性结构的持续振动问题,提出了一种基于模糊控制原理的改进型自抗扰控制方法,实现对挠性航天器的振动抑制。通过非线性自抗扰控制器快速地抑制挠性航天器的低频振动,并结合模糊控制实现自抗扰控制器(Auto Disturbance Rejection Controller, ADRC)参数的自整定,提高自抗扰控制器的性能。将仿真结果与PD控制和非线性自抗扰控制进行对比,结果表明该控制算法能更加快速有效地抑制挠性航天器的振动,具有重要的理论研究和工程应用价值。     

柔性关节空间机械臂奇异摄动自抗扰控制仿真研究

针对不同重力环境条件下考虑摩擦、关节刚度非线性与外扰影响的柔性关节空间机械臂的控制问题,提出了一种基于奇异摄动理论的自抗扰控制方法。首先建立了柔性关节空间机械臂在地面重力和空间微重力环境下的动力学模型;然后采用奇异摄动法将系统模型分为快变子系统和慢变子系统,针对快变子系统设计速度反馈控制律来抑制柔性关节的振动,针对慢变子系统设计加入前馈补偿的自抗扰控制器(ADRC)来抵抗系统的内外扰动,并对系统进行了稳定性分析;最后对设计的控制器进行了仿真验证与对比研究。仿真结果表明,采用该方法,在不同重力环境下柔性关节空间机械臂均能实现很好的轨迹跟踪和抖振抑制,且能有效抵抗内外扰动,系统具有鲁棒性。