不确定性无尾飞行器LPV变增益控制器设计

无尾式飞行器由于其独特的优点成为今后飞行器发展的方向,其飞行包线范围大,参数变化剧烈,需要对其在整个工作区域内实行控制,采用基于线性变参数（LPV）系统的变增益控制方法,利用多胞形模型法对系统进行增益调度,提出一种简单实用的变参数顶点凸分解方法,该方法利用动态系统的间隔度量对顶点进行加权求和,在保证系统稳定的情况下,确保系统达到更佳的性能指标．充分考虑了无尾式飞行器的不确定性．利用线性矩阵不等式对某无尾式飞行器进行控帝1器设计,非线性仿真结果表明该方法能够在参数变化剧烈的情况下,使得系统在1．5s内收敛,并且没有超调量,同时系统状态变量变化平缓,证明了该方法在大范围工作区域内的有效性.     

中立时滞LPV系统基于观测器的控制器设计

研究一类中立时滞线性参数变化系统的基于观测器的控制问题．呆用Lyapunov方法,提出了系统的时滞相关稳定性条件,设计了增益调度控制器和状态观测器．利用参数线性矩阵不等式,将控制器存在的充分条件转化为凸优化问题．最后通过数值仿真验证了所提出方法的可行性．     

近空间飞行器变增益非线性切换控制器设计

针对变后掠翼近空间飞行器大包络、多工作模态和模型不确定的特点,研究其模态切换过程中姿态的鲁棒跟踪控制问题.首先建立含扰动项的飞行器非线性切换模型,基于反步滑模方法和非线性干扰观测器设计鲁棒控制器,通过公共Lyapunov函数理论证明所设计的控制律能够保证闭环切换系统的稳定性;采用变增益切换控制策略为不同飞行模态设计合适的控制增益,用以提高系统的动态性能.仿真结果验证了所提出方法的有效性和必要性.     

一种峰峰增益指标鲁棒控制器设计

针对不确定线性连续系统给出一种具有峰峰增益指标的鲁棒控制器设计方法 ,该方法以状态非逃逸集逼近可达集获得诱导L∞ 范数的上界 ,从而实现给定的峰峰增益指标 ,优化其上界 ,可获得最小的峰峰增益。     

高超音速飞行器鲁棒控制器设计

军事变革和信息化战场环境的变化,促使空天攻防作战成为未来作战的战场之一;临近空间高超音速飞机和导弹会对传统攻防体系带来颠覆性冲击;复杂环境对高超音速飞行器控制技术的发展提出了严峻的挑战,文章针对吸气式高超音速飞行器在飞行包线内动态特性易变、稳定性较差、不确定因素较多以及对外界扰动敏感以及整个执行机构控制能力弱和动态特性低等的控制问题,首次提出了一种能同时抑制扰动和模型不确定性的基于优化控制的鲁棒控制方法,保证飞行器能得到很好地控制,快速响应环境变化并很快回到稳定飞行的状态;采用线性矩阵不等式方法来设计飞行控制系统,给出了不确定系统稳定的条件, 将反馈稳定问题转化为了一个最优控制问题;同时将闭环极点在一定区域内参与优化,进一步提高优化效率;与文献方法仿真对比结果证实了文章方法的优越性。     

基于LPV模型的风能转换系统增益调度控制

在额定风速以下,风能转换系统需要通过控制发电机转速使风能的捕获率最大.根据风速的多时间尺度特性,建立风能转换系统的非线性机理模型,进一步得到其归一化误差的线性参数变化(LPV)系统模型;为获取最大风能捕获和减少机械振荡,在PI控制策略的基础上,利用基于LPV模型的增益调度控制器进行动态补偿.仿真结果表明:补偿后系统的功率系数和叶尖速比追踪其最优值的精度更高,鲁棒性更好,体现了更好的动态性能.     

秩-1型不确定性时滞系统鲁棒控制器设计——LMI方法

1　引言由于工程系统中大量存在时滞现象,有关时滞系统的报道愈来愈多,采用黎卡提方程方法研究时滞系统的鲁棒控制问题在近一、二十年一直是控制领域的研究热点之一[1].应用黎卡提方程方法时,有关参数的选取直接关系到所得结果的好坏,但如何找到合适参数的问题至今没有解决.而近几年发展成熟的线性矩阵不等式(LMI)方法不需要调整参数就可得到问题的解,因此用LMI方法研究时滞系统鲁棒控制问题的文献相继出现[2—3].尽管不确定性时滞系统鲁棒控制方面的报道很多,但大部分结果与系统时滞无关[1—3],这些独立于时滞的结论无疑是保守的,而依赖…     

机器人非线性连续变增益H_∞控制器设计

本文针对 n关节的刚性机器人 ,提出了一种设计连续变增益控制器的新方法 .这种方法结合了变增益和 H∞ 理论 ,通过在平衡点附近线性化系统 ,利用具有极点配置的状态反馈 H∞ 技术 ,对应每个运动区域 ,设计满足H∞ 性能和动态特性的状态反馈增益 ,这些增益通过泰勒级数展开拟合成与运动点有关的连续函数 .随着系统状态的变化 ,拟合成的增益函数可使控制器获得连续的增益 ,使得所设计的控制器同样适合系统状态变化较快的对象 ,而且系统随状态的变化始终具有很高的动态性能 ,克服了传统变增益控制器中存在的不足 .仿真结果验证了此控制器的有效性 .     

一种峰峰增益指标鲁棒控制器设计

针对不确定线性连续系统给出一种具有峰峰增益指标的鲁棒控制器设计方法，该方法以状态非逃逸集逼近可达集获得诱导L∞范数的上界，从而实现给定的峰峰增益指标，优化其上界，可获得最小的峰峰增益。     

不确定性时滞大系统的分散鲁棒跟踪控制器设计

研究不确定性关联时滞大系统的分散鲁棒输出跟踪控制问题,系统中不确定项具有数值界,可满足匹配条件,基于不确定项的表达形式,给出了存在分散分散鲁棒跟踪控制器的线性矩阵不等式（LMI）条件,在此基础上,通过建立求解受LMIs约束的凸优化问题,提出了具有较小反馈增益LMI设计方法,使受控系统渐近跟踪给定的参考输入,LMI方法求解简单,便于计算。     

时滞L PV 系统的稳定新判据及控制器设计

针对一类具有随参数变化状态时滞的线性参数变化系统，提出一种新的依赖于参数的Lyapunov稳定条件，该准则通过引入两个附加矩阵，解除了系统矩阵与依赖于参数的Lyapunov函数之闻的耦合，更易于系统的分析与综合，在此基础上设计了此类系统的状态反馈控制器，采用线性矩阵不等式技术，将控制器存在的充分条件转化为参数线性矩阵不等式的解存在条件，数值仿真验证了所提出算法的可行性。     

A Parameter Dependent Controller Design Approach for Delayed LPV System

This paper investigates the memory state feedback controller synthesis problem for linear parameter‐varying (LPV) systems with time‐varying input delay. A novel state transformation is proposed to reduce the influence of time delay, and two types of Lyapunov‐Krasovskii functional are employed to guarantee the stability of the closed‐loop system and induced L₂ norm performance. The controller gain is formulated to parameter dependent, and design method is then led to a convex optimization problem and solved by parameter gridding technique. A numerical example is provided to validate the effectiveness of the proposed approach.     

风能转换系统的LPV主动容错控制

随着对风力机效率和可靠性要求的提高,现代风力机不再如传统风力机那样一味追求高的产能。本文针对桨距执行器故障的风能转换系统具有非线性性和参数严重不确定性,提出了基于LPV增益调度的风能转换系统的主动容错控制方法,降低故障对机组动态特性的影响。基于LPV凸分解方法,将风能转化系统非线性模型化为具有凸多面体结构LPV模型,利用LMI技术对凸多面体各个顶点分别设计满足性能要求的控制器,再利用各顶点设计的反馈控制器得到具有凸多面体结构LPV容错控制器。仿真结果表明,LPV增益调度技术可以成功地应用于风能转换系统的容错控制,在有故障的情况下,仍能保持系统的稳定和良好的动态性能。     

Relaxed observer-based controller design method of discrete-time multiplicative noised LPV systems via an extended projective lemma

ABSTRACT

The aim of this paper is to discuss a relaxed observer-based control problem of multiplicative noised Linear Parameter Varying (LPV) systems with unmeasurable states. For discussing the problem, positive definite matrices without neglecting any element are employed to construct a novel parameter-dependent Lyapunov function. Based on the Lyapunov function, some relaxed sufficient conditions are derived to hold the freedom in searching feasible solutions. Furthermore, an extended projective lemma is developed to convert those conditions into Linear Matrix Inequality (LMI) form. Solving these LMI conditions, controller gain and observer gain can be simultaneously obtained in one-step procedure via using convex optimization algorithm. Therefore, an observer-based controller can be established to guarantee the asymptotical stability of the multiplicative noised LPV systems in the sense of mean square. At last, two numerical examples are used to show effectiveness and applicability of the proposed design method.     

基于LPV观测器的永磁同步电机反推控制

针对永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)无速度传感器转速跟踪控制精度问题,提出了一种基于线性变参数(Lineeo Parameteo Varying,LPV)转速观测器的永磁同步电机反推控制方法。该方法首先根据PMSM的LPV模型,推导出电机的凸胞形顶点方程;然后利用Lyapunov稳定性理论,获得了基于线性矩阵不等式(Lineeo Matrix Inequality,LMI)的观测器设计方法,构造了PMSM的LPV观测器,实现对电机转速及定子交轴电流的重构;最后运用反推控制策略,设计电机闭环系统控制器,实现对电机转速的高精度跟踪控制。仿真结果表明,该方法相较与传统PI矢量控制,跟踪精度高、响应快、抗负载扰动强,对实现PMSM的无速度传感器高精度转速跟踪控制具有重要意义。     

New observer‐based controller design for LPV stochastic systems with multiplicative noise

This paper addresses an observer‐based control problem of Linear Parameter Varying (LPV) stochastic systems. Based on the modeling approaches, the LPV stochastic systems can be represented by a set of linear systems with multiplicative noise term. To solve the observer‐based control problem, a less conservative stability criterion is developed via the chosen Parameter‐Dependent Lyapunov Function (PDLF). In the PDLF, none element in the positive definite matrix is required as zero. Besides, an Extended Projection Lemma is proposed to convert the derived sufficient conditions into Linear Matrix Inequality (LMI) form. According to the derived LMI conditions, all feasible solutions can be found by convex optimization algorithm at a single step. Based on those feasible solutions, an observer‐based Gain‐Scheduled (GS) controller can be established to guarantee the asymptotical stability of the closed‐loop system in the sense of mean square. Finally, two numerical examples are provided to demonstrate the effectiveness and applicability of the proposed method.     

Simultaneous fault detection and control for switched LPV systems with inexact parameters and its application

This paper investigates the simultaneous fault detection and control problem for a switched linear parameter-varying (LPV) system. The inexact scheduling parameter-dependent fault detection filters and controllers are designed based on the output framework. To realise the detection and control goals, the inexact scheduling parameter-dependent sufficient LMI conditions are obtained by using multiple Lyapunov functions technique. A mode-dependent average dwell-time switching method is used, which is less strict than the general average dwell-time switching method. Simulation results on an aero-engine model show the feasibility and validity of the designed scheme.     

Sensor fault detection and isolation filter for polytopic LPV systems: A winding machine application

In this paper, a fault diagnosis method is developed for a particular class of nonlinear systems described by a polytopic linear parameter varying (LPV) formulation. The main contribution consists in the synthesis of an accurate fault detection and isolation (FDI) filter and also a sensor fault magnitude estimation with a quality factor. This quality factor of the filter underlines if the fault estimation can be used or not. Stability conditions of the polytopic LPV filter are studied by ensuring poly-quadratic stability with Linear Matrix Inequality (LMI) representation. The effectiveness of this global FDI scheme through LPV modelization, filter design and stability analysis, is illustrated on a real winding machine under multiple sensor faults.     

弹性飞机的QFT控制器设计

以某弹性飞机纵向模型为例,考虑模型的不确定性及外部扰动,应用定量反馈理论设计了其俯仰姿态保持系统.仿真结果表明,利用该理论方法设计的控制器能很好地抑制弹性飞机的结构弹性变形,具有良好的鲁棒性,并取得了满意的控制效果,证明了该方法在弹性飞机控制律设计中的有效性和实用性.