基于Delta算子时变时延网络控制系统的H_∞滤波

研究了具有时变时延的网络控制系统滤波问题,设计了一个H_∞滤波器使得时变时延系统保持稳定,基于Delta算子,使得连续域的设计方法可直接应用于离散域的设计.首先对时变时延的网络控制系统进行建模,构造了滤波误差系统,然后采用Lyapunov-Krasovskii泛函的方法,保留了经常被忽略的有用时延项,对网络控制系统的H_∞滤波器误差系统进行性能分析,再通过一组线性矩阵不等式给出了使滤波误差系统渐近稳定的充分条件,并且得到了H_∞滤波器的设计方法及导数表达式,最后通过数值例子表明本文方法的有效性.     

网络控制系统故障诊断滤波器设计的LMI方法

研究了具有不确定时延的网络控制系统的故障诊断问题.提出了一种新的性能指数,在此基础上将具有不确定时延和范数有界未知输入影响的网络控制系统的基于观测器的故障诊断滤波器设计问题归结为H∞滤波问题,并通过选择适当的加权矩阵和观测器增益矩阵,求解H∞滤波问题的最优解,即该解能最大化残差对于故障信号的灵敏度且能够确保对于未知输入和不确定时延鲁棒性.应用线性矩阵不等式技术,给出并证明了该解存在条件和求解方法.最后通过简例说明了该方法的有效性.     

网络控制系统故障诊断滤波器设计的LMI方法

研究了具有不确定时延的网络控制系统的故障诊断问题．提出了一种新的性能指数，在此基础上将具有不确定时延和范数有界未知输入影响的网络控制系统的基于观测器的故障诊断滤波器设计问题归结为H∞-滤波问题，并通过选择适当的加权矩阵和观测器增益矩阵，求解H∞-滤波问题的最优解，即该解能最大化残差对于故障信号的灵敏度且能够确保对于未知输入和不确定时延鲁棒性、应用线性矩阵不等式技术，给出并证明了该解存在条件和求解方法．最后通过简例说明了该方法的有效性。     

不确定网络控制系统鲁棒故障诊断

针对一类具有网络时延和范数有界未知输入影响的不确定网络控制系统,提出了一种基于观测器的鲁棒H∞故障诊断滤波器的设计方法。基于Lyapunov稳定性条件和线性矩阵不等式得到了使系统渐近稳定的H∞性能判据,并基于该判据给出了系统的鲁棒H∞故障诊断滤波器的设计方法。设计的滤波器不但保证闭环系统渐近稳定,同时使滤波误差系统的H∞范数小于一个给定的衰减水平。数值算例验证了本文提出算法的有效性。     

马尔可夫切换的汽车悬架系统的事件触发H_∞滤波

针对具有马尔可夫切换信道的两自由度(2-DOF)四分之一汽车悬架系统,研究了事件触发H_∞滤波问题.首先,信道切换由马尔可夫链控制;其次,考虑到事件触发的通信方案,由于有限的网络带宽,产生信号量化和随机丢包问题;然后,采用马尔可夫线性跳变系统模型来表示整个滤波网络系统.利用Lyapunov泛函和线性矩阵不等式方法将事件触发H_∞滤波问题转化为凸优化问题,从而设计了切换信道相关的滤波器,使得滤波误差系统在均方意义上是指数稳定的并达到期望的性能水平.最后,通过仿真实例验证了所提出的设计方法的有效性.     

遥操作骨科复位手术网络时延控制研究

针对遥操作骨科手术过程中存在网络时延的问题,提出了基于H∞和μ综合的鲁棒控制器设计方法。通过测试UDP、TCP/IP协议下网络的时延值,采用了UDP协议进行数据的传输的方法。针对遥操作手术机器人动力学模型与实际模型之间存在差异的问题,引入扰动观测器和低通滤波器将机器人动力学模型进行了修正。运用H∞混合灵敏度鲁棒控制方法设计了主从端控制器。针对时延最大值2 s的情况,采用μ综合的方法加以处理。通过Internet完成了无约束状态下位置跟踪和受限状态下力跟踪实验。实验结果表明,所设计的控制器能够在时延发生且最大值不超过2 s的情况下保证主从系统较好的稳定性,验证了遥操作骨科复位手术在Internet环境下的可行性。     

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.     

一类执行器饱和非线性Hamilton网络控制系统H_∞控制器设计

研究了一类执行器饱和非线性Hamilton网络控制系统H∞状态反馈控制器设计问题。该类网络控制系统中存在不确定的网络时延及丢包,待设计的控制器受到饱和因素的约束,且系统的外部扰动范数有界但统计特性未知。结合Hamilton系统结构特性,当网络时延和连续丢包有界时,将网络时延和连续丢包转化为时变时滞,应用Lyapunov-Krasovskii稳定性理论来分析和设计H∞控制器,使其满足H∞性能指标,控制器中的未知参数通过求解不等式来确定。算例分析与仿真验证了方法的有效性。     

随机网络控制系统的H∞控制

目的 建立更加符合实际的网络控制系统模型,探讨随机网络控制系统的随机鲁棒均方指数稳定和鲁棒H∞控制问题.方法 运用随机控制、Ito微分、线性矩阵不等式(LMI)和Lya-punov稳定性理论,推导出改进的网络控制系统鲁棒均方指数稳定且满足H∞性能的充分条件及H∞控制器的设计方法.结果 提出了同时具有网络诱导时延、数据包丢失和随机扰动等各因素下的网络控制系统模型,分析了该模型随机鲁棒均方指数稳定且满足H∞性能的充分条件,并给出相关控制器的设计方法.结论 通过控制器的设计,使具有扰动的网络控制系统性能有很大的改善,通过Matlab仿真证明该推导方法和结果行之有效,并且结果具有更小的保守性.     

离散广义分段仿射系统弹性H∞滤波器的设计

为消除未知情况下外部干扰和测量噪声对控制系统性能的不利影响,以一类参数不确定性体现为范数有界形式的离散广义分段仿射系统为模型,研究具有H∞性能指标渐近稳定弹性滤波器的设计问题。通过采用广义分段仿射Lyapunov函数、投影定理以及几个基本引理,提出了对于由所设计弹性滤波器构成的滤波误差动态系统满足鲁棒H∞性能指标的反馈控制器设计方法。通过求解一组包含参变量的LMIs,可以得到保证广义分段仿射系统具有H∞性能的反馈控制器增益和渐近稳定弹性滤波器的待定系统矩阵,仿真结果证明了所提设计方法的有效性。     

基于H_∞鲁棒SUKF算法的永磁同步电机转速观测器设计

为了解决永磁同步电机定子电阻变化对速度观测的影响,利用α-β坐标系下永磁同步电机非线性系统模型,引入H_∞鲁棒滤波算法增强观测器鲁棒性。为了解决sigma点计算量大的问题,采用超球体单形采样方法,提出一种新的非线性滤波器。最后设计了H_∞鲁棒球形无迹卡尔曼滤波观测器对永磁同步电机转速进行状态观测。当永磁同步电机定子电阻变化时,对比分析了H_∞鲁棒球形无迹卡尔曼滤波器与无迹卡尔曼滤波器、球形无迹卡尔曼滤波器在相同系统噪声和量测噪声时电机转速误差方差。H_∞鲁棒球形卡尔曼滤波器的转速误差方差接近7rad/min,明显小于后两者观测器观测值(40、20rad/min)。     

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.     

T-S模糊系统事件触发传输机制H∞控制器设计

针对存在执行器故障的一类非线性网络控制系统(Nonlinear Networked Control System,NNCS),采用状态反馈控制策略,研究了事件触发机制下的H_∞容错控制器设计方案。采用T-S模糊模型对非线性系统进行建模,并按照李雅普诺夫稳定性理论推导出具有H_∞性能的容错控制器存在的充分条件,通过合同变换求解了容错控制器。最后通过仿真算例验证所提方法的有效性。     

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。     

一类线性系统可靠H_∞控制

针对线性定常系统,采用连续增益故障模型,提出了考虑执行器故障的可靠 H_∞控制问题．通过对具有执行器故障线性定常系统的分析,利用 LMI 分别给出了次优可靠 H_∞控制器和最优可靠 H_∞控制器存在的充分条件．通过比较,进一步看出对系统进行最优可靠 H_∞控制器设计的必要性．     

含有分布时滞的T-S模糊系统的时滞依赖法鲁棒H_∞滤波

设计一个时滞依赖的模糊滤波器,使得滤波器不仅满足系统稳定性要求而且满足给定滤波误差系统的H∞性能要求。文章由线性矩阵不等式方法(LMI)得到了滤波器存在的充分条件,并给出了该类变时滞模糊系统的H∞滤波器设计方法,最后给出数值算例验证文中方法的有效性。     

一种利用小波变换计算传感器束的盲分离方法

基于相合束广义特征分解的盲分离算法需要对传感器信号进行线性变换以得到传感器束,目前已有的变换方法有滤波处理和时延处理,滤波方法需要根据源信号选择滤波器,滤波器选得不合适,有可能分离不出源信号;时延方法不能分离3个以上语音信号的混合.该文提出一种利用小波变换计算传感器束的方法,由此得到的基于相合束广义特征分解的盲分离方法可分离3个以上语音信号的混合.     

含有分布时滞的T-S模糊系统的时滞依赖法鲁棒H∞滤波

设计一个时滞依赖的模糊滤波器,使得滤波器不仅满足系统稳定性要求而且满足给定滤波误差系统的H∞性能要求.文章由线性矩阵不等式方法(LMI)得到了滤波器存在的充分条件,并给出了该类变时滞模糊系统的H∞滤波器设计方法,最后给出数值算例验证文中方法的有效性.     

一类带有时延的非线性网络控制系统的镇定

研究了一类非线性网络控制系统的镇定问题。利用一种新方法描述通讯网络有限传输能力所导致的时延,由T-S模糊模型和平行分布补偿技术建立了带有时延的非线性网络控制系统的模型。通过采用Lyapunov方法和线性矩阵不等式技术,得到了系统随机稳定的充分条件,并给出镇定控制器的设计方法。     

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。