量化误差下具有多丢包的信息物理系统H∞滤波

研究一类具有信息传输不完全的信息物理系统H_∞滤波问题,考虑的信息传输不完全现象主要包括通信设备缺陷引起的量化误差和网络固有因素造成的连续随机多数据包丢失。采用Delta算子离散化方法构建信息物理系统状态空间模型和H_∞滤波器模型,通过分析和建模将量化误差和丢包模型与滤波器模型结合得出滤波误差系统。利用Lyapunov稳定性理论和Schur补引理推导出保证系统渐近稳定和H_∞性能的2个定理。基于目标追踪系统进行滤波器的仿真验证,结果表明：当量化器的参数固定时,随着最大丢包数的增加,H_∞性能指标γ逐渐增大,即数据包丢失越严重对系统稳定性造成的影响越大,但所设计的滤波器仍满足稳定性条件。所提滤波方法是有效的。     

一类概率依赖的不完全测量非线性系统的H∞滤波

阐述了一类具有不完全测量的,随机离散非线性系统的H∞滤波问题.不完全测量信息包括了测量数据丢失和随机发生地通讯延时.通过一组Kroneckerδ函数,采用一个测量输出方程同时描述了网络化控制系统中随机出现地通讯时延和测量数据丢失现象.文章的目的是使得对所有允许的时滞、测量数据丢失、随机非线性及系统内外部随机扰动,滤波误差动态系统满足均方指数稳定和H∞范数约束.最后,通过数值例子来证明文章所述H∞滤波器的有效性.     

Delta算子不确定系统的鲁棒H2／H∞控制

研究了Delta算子描述的同时具有模型范数有界参数不确定性和外部扰动的一类系统的鲁棒H2/H∞控制问题。运用线性矩阵不等式(LMI)方法,证明了鲁棒H2/H∞控制律存在的充分必要条件,然后用一个线性矩阵不等式的可行解给出所有这一控制律的一个参数化表示,进一步通过建立和求解一个凸优化问题,给出了最优鲁棒H2/H∞控制律的设计。最后,用一个例子验证了给出方法的可行性。     

长时延网络控制系统的H2／H∞混合控制

提出了具有长时延的网络控制系统的一种新模型,利用信息接收缓冲区将不确定的长时延转变成在几个确定时延间进行转换,从而将延迟扩大化的程度减小。根据离散马尔可夫跳跃线性系统理论,提出了网络控制系统的H2/H∞混合控制问题,得到通过求解线性矩阵不等式来获得鲁棒均方稳定的跳跃反馈控制器的设计方法,设计出的控制器计算简单且易实现。将结论应用到三容系统中,仿真结果表明了此方法的有效性和优越性。     

广义Delta算子系统的H_∞性能分析及控制

针对广义Delta算子系统的H∞性能分析及H∞控制问题,本文采用Delta算子方法,利用线性矩阵不等式,对广义Delta算子系统进行H∞性能分析。通过分析得到使广义Delta算子系统容许且具有H∞性能的充分必要条件。在此基础上,进一步考虑了广义Delta算子系统的H∞控制问题,对于不是容许且具有指定H∞性能的广义Delta算子系统,基于线性矩阵不等式,给出了广义Delta算子系统状态反馈H∞控制器的存在条件和设计方法,并利用MATLAB-LMI工具箱,对给出的数值算例进行计算和分析。结果表明,所得闭环广义离散系统容许且满足H∞性能,证明了本文所给出的判别方法的有效性。Delta算子方法在广义离散系统的性能研究中可以良好应用。     

Delta算子不确定系统区域极点约束的H∞可靠控制

针对具有执行器故障的Delta算子不确定系统在圆形区域极点配置下的H∞可靠控制问题,设计了一个可靠控制器,使得Delta算子系统能够同时满足区域极点约束和H∞性能约束。在考虑更一般、更实际的执行器连续故障模型的基础上,利用线性矩阵不等式（LMI）,给出了在区域极点约束下Delta算子不确定系统H∞可靠控制器的存在条件。数值仿真表明了该方法的可行性。     

存在多丢包率和传感器多模态故障的网络控制系统可靠H∞滤波

研究了存在多丢包率和传感器多模态故障的网络控制系统的可靠H∞滤波器设计问题.利用服从Bernoulli分布的随机变量描述数据包传输过程中发生的随机丢包,丢包率的数学期望随网络带宽和网络流量的变化在不同取值中动态切换.同时,利用一组在不同故障模态下服从不同随机分布的随机变量描述各个传感器的故障.将滤波误差系统建模成随机切换系统,利用随机系统理论和模式依赖平均驻留时间方法得到了可靠H∞滤波器的设计方法.最后,数值仿真验证了所提方法的有效性.     

离散系统具有域极点约束的H2/H∞滤波

主要讨论了具有域极点约束的离散时不变系统的混合H2／H∞滤波问题。首先,研究了系统传递函数的H2范数以及H∞范数;然后,给出了用LMI形式描述的在任意圆域的极点配置公式;最后,根据H2,H∞范数性能指标和圆域约束条件,建立了一种混合H2／H∞滤波器的设计方法。     

长时延网络控制系统的H_2/H_∞混合控制

提出了具有长时延的网络控制系统的一种新模型,利用信息接收缓冲区将不确定的长时延转变成在几个确定时延间进行转换,从而将延迟扩大化的程度减小。根据离散马尔可夫跳跃线性系统理论,提出了网络控制系统的H2/H∞混合控制问题,得到通过求解线性矩阵不等式来获得鲁棒均方稳定的跳跃反馈控制器的设计方法,设计出的控制器计算简单且易实现。将结论应用到三容系统中,仿真结果表明了此方法的有效性和优越性。     

带有随机时延和丢包的网络控制系统最优控制策略研究

通过对网络控制系统的结构分析,建立了带有时延和丢包的线性网络控制系统的数学模型.在此模型基础上,对二次型性能指标下的网络控制系统的随机最优控制问题进行了分析,获得了相应的最优增益和最优性能指标的表达形式.最后,通过仿真比较了不同丢包率下的网络控制系统的随机最优控制效果.Matlab仿真结果表明了随机最优控制算法的有效性和丢包率临界值的范围.     

一类时延网络控制系统的H∞控制

目的针对多时延的网络化控制系统的特点。建立了具有有限能量外部扰动的多时延网络控制系统模型，对其H∞性能加以了分析和研究，并验证所取得的理论成果．方法运用Lyapunov方法和线性矩阵不等式，对其H∞性能及控制器的设计进行了理论分析，运用消元法将其所得不等式线性化。在此基础上给出H∞控制器的具体求法．结果提出了有扰动的多时延网络控制系统的模型，分析了H∞性能，设计了y-次优输出反馈H∞控制器，得到了系统的γ-次优输出反馈H∞控制器的存在条件及具体求法．结论将传感器到控制器以及控制器到执行器的时延分开考虑。这样更加符合网络传输的实际情况，通过设计控制器，使具有扰动的多时廷网络控制系统性能有很大的改善，通过Matlab仿真证明该控制器行之有效。故该算法具有较重要的理论意义和一定的应用价值．     

Delta算子不确定系统区域极点约束的H_∞可靠控制

针对具有执行器故障的Delta算子不确定系统在圆形区域极点配置下的H∞可靠控制问题,设计了一个可靠控制器,使得Delta算子系统能够同时满足区域极点约束和H∞性能约束。在考虑更一般、更实际的执行器连续故障模型的基础上,利用线性矩阵不等式(LMI),给出了在区域极点约束下Delta算子不确定系统H∞可靠控制器的存在条件。数值仿真表明了该方法的可行性。     

传输时延和数据包丢失的网络化系统预测控制

针对具有传输时延和数据包丢失的网络化系统研究了有约束模型预测控制问题。考虑网络控制系统中同时存在时延和丢包的情况,给定时延和丢包的上界值,用预测控制器产生的对应时刻的控制输入补偿网络时延和数据包丢失,通过建立时延状态矩阵将系统模型进行分类并视为切换系统,并通过构造切换Lyapunov函数证明了切换系统的稳定性。为了在提高系统性能的基础上减少计算量,利用部分滚动优化方法进行控制器设计,给出了性能指标的上界和系统渐进稳定的充分条件,通过在线求解LMI问题得到状态反馈控制律。仿真研究验证了该方法的有效性。     

一类多时延网络控制系统的稳定性分析和鲁棒H_∞控制

针对一类具有外加扰动的多时延网络控制系统(NCSs),讨论了其稳定性条件和鲁棒H∞控制器设计问题。将采样率、网络诱导时延和丢包转化成系统的时变状态时延,建立系统在连续时域里的多输入多输出(MIMO)数学模型;再利用Lyapunov稳定性定理和自由权矩阵的方法,通过求解若干线性矩阵不等式(LMI),得到该网络控制系统的最大允许时滞上界(MADB)和稳定性条件,然后利用这一条件和非线性最小化方法,导出基于迭代算法的鲁棒H∞状态反馈控制器的设计方法;最后,通过小车倒立摆系统对所推导的稳定性条件和鲁棒H∞控制器设计方法进行了仿真验证,结果表明该方法有效。     

具有随机时变时滞及数据包丢失的网络系统 H∞状态估计

研究了一类具有随机时变时滞和数据包丢失的网络系统 H∞滤波器设计问题。由于系统的测量数据打包后经过网络传输到远端的滤波器,数据包在传输过程中会发生时滞甚至丢失等现象,并且时滞的发生是随机的且有界,而数据丢包可能是连续的。提出一个新的模型来同时描述随机时滞和多丢包的网络诱导现象,并基于此模型设计使滤波误差系统均方意义下渐近稳定并具有指定 H∞性能的滤波器。滤波器参数通过求解一个线性矩阵不等式得到。仿真算例表明了所提算法的有效性。     

具有随机丢包的无线网络控制系统仿真研究

本文介绍了一种基于Matlab/Simulink的联合仿真工具——TrueTime工具箱,利用该工具箱并以直流伺服电机为受控对象,建立起一个单包传输有随机数据包丢失的无线网络控制系统的仿真模型.通过仿真实验研究数据丢包对于系统控制性能的影响,对比当出现数据丢包时,控制器采用上一时刻的控制律与不采用任何控制律的控制效果,两者并没有明显差别.     

一类具有时延和数据包丢失的网络非线性控制系统

考虑了一类同时具有网络诱导时延和数据包丢失的网络非线性控制系统的稳定性问题.把数据包丢失看成一种特殊的网络时延,利用全阶状态观测器作为对时延和数据包丢失的补偿,定义一个新的状态变量,得到了具有时延和数据包丢失的网络非线性控制系统的模型.通过构造李雅普诺夫函数,利用线性矩阵不等式的知识,给出了此类系统渐近稳定的充分条件,...     

具有丢包的异采样率双环网络控制系统

研究了一类存在数据包丢失的异采样率双环网络控制系统。该系统由内控制环和外控制环组成,内、外控制环的采样周期不同,且由于网络的存在,传输过程会出现数据包丢失问题。采用提升技术将内环扩展成多采样周期模型来解决内环和外环统一建模的问题,利用马尔可夫链来描述数据包丢失情况,并建立综合系统模型。基于李雅普诺夫方法,给出了网络控制系统随机稳定的充分条件,提出控制器的设计方法,并通过数值算例验证了方法的有效性。     

基于时滞系统的无偏H∞滤波

设计了含有时滞环节的无偏H∞滤波器,对时滞系统中不易测量的状态变量进行了估计。基于LMI技术推导了滤波误差系统满足渐近稳定和具有H∞扰动衰减水平γ的充分条件。由于无偏条件的引入,克服了原有方法对待估计时滞系统是稳定的限制,可对临界稳定或不稳定时滞系统的不可测量状态进行估计,并且设计滤波器的计算量也减小。应用本文所提方法对由石油精炼过程构成的单时滞系统中的产品P含量进行了估计,并与时滞无关的无偏H∞滤波器相比,时滞有关的无偏H∞滤波器的估计精度高,说明了本文方法的可行性。     

基于LMI的磁悬浮列车姿态H∞／H2混合控制

针对目前新型的单轨磁悬浮列车姿态控制问题,建立了磁悬浮列车姿态的状态空间模型,在对该模型进行线性化后,设计了基于ＬＭＩ的Ｈ∞／Ｈ２混合控制器,有效地控制了列车运行时发生的车厢上下振动及其倾斜,通过系统仿真,得到此种控制器具有良好的控制性能。