时变不确定系统鲁棒控制器设计的新方法

基于包含两个二次项的分段Lyapunov函数,研究了线性时变不确定系统的鲁棒控制器设计问题.所考虑的系统由两个矩阵的凸组合构成,通过引入一个附加矩阵,推导出鲁棒控制器存在的充分条件.该控制器的状态反馈增益的求解问题可以转化为一组带有两个比例参数的线性矩阵不等式的凸优化问题.最后的数值示例说明了该设计方法的可行性.

     

积分二次约束下系统鲁棒镇定的凸参数化方法

研究了积分二次约束下不确定系统的鲁棒控制器设计问题. 通过将控制器的Youla参数化方法与鲁棒稳定性频域判据相结合, 将鲁棒控制器设计问题转化为RH∞空间的凸可行性问题, 进而将该问题转化为求解频域线性矩阵不等式的可行解问题. 在此基础上, 利用有理函数矩阵边界插值方法求得鲁棒控制器.     

Delta算子系统动态输出反馈D-稳定鲁棒协方差控制

研究Delta算子描述的线性不确定系统基于动态输出反馈的D-稳定鲁棒协方差控制问题.设计动态输出反馈控制器,使Delta算子不确定系统鲁棒D-稳定,且稳态输出协方差矩阵具有给定上界.利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出D-稳定鲁棒协方差控制器存在的充分条件.在此基础上,提出相应控制器的设计算法.数值算例表明了该设计方法的可行性.     

一类随机混杂系统的鲁棒方差控制

对一类结构参数不完全已知的Markov跳变参数系统, 研究使得闭环系统的稳态状态方差小于某个给定的上界, 同时满足一定H∞性能的状态反馈鲁棒方差控制器设计问题. 运用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)方法, 对系统进行了方差分析, 给出并证明了控制器存在的条件, 进而用一组线性矩阵不等式的可行解给出了控制器的一个参数化表示. 通过建立一个具有LMI约束的凸优化问题, 给出了最小方差鲁棒控制器的设计方法. 最后仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于观测器的鲁棒H2控制器设计

研究了一类含有参数不确定系统的观测器型鲁棒H2控制器的设计问题.基于状态 反馈和观测器设计的可分离性原理,给出了控制器存在的充分条件和系统H2性能指标的一 个上界.利用线性矩阵不等式凸优化方法还得到了使该界达到最小的观测增益.     

具有区域极点和方差约束的不确定连续系统鲁棒控制

对一类具有不确定参数的线性连续系统,研究使得闭环系统的稳态状态方差小于某 个给定的上界,同时闭环极点位于一给定圆盘中的状态反馈鲁棒方差控制器设计问题.导出 了控制器存在的条件,并证明了该条件等价于一个线性矩阵不等式系统的可解性问题,进而 用这组线性矩阵不等式系统的可行解给出了一组所求控制器的一个参数化表示.据此,给出 了具有最小能量的鲁棒方差控制器设计方法.     

基于观测器的鲁棒H_2控制器设计

研究了一类含有参数不确定系统的观测器型鲁棒 H2 控制器的设计问题 .基于状态反馈和观测器设计的可分离性原理 ,给出了控制器存在的充分条件和系统 H2 性能指标的一个上界 .利用线性矩阵不等式凸优化方法还得到了使该界达到最小的观测增益 .     

不确定多时滞离散切换系统的输出反馈镇定

针对一类具有多重状态时滞和凸多面体不确定性的离散切换系统,研究该系统在任意切换信号下基于状态观测器的输出反馈鲁棒镇定问题.首先通过状态变量的替换将多时滞项转变成不含时滞项,再利用分段Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法,导出凸多面体不确定多时滞离散切换系统基于观测器的输出反馈鲁棒镇定的充分条件,并将此条件转化成为一组线性矩阵不等式的可行性问题,同时给出基于状态观测器的输出反馈控制器.仿真结果表明设计方法是可行有效的.     

不确定离散广义时滞系统的鲁棒非脆弱H∞控制

针对一类参数不确定离散时滞广义系统,研究其鲁棒非脆弱H∞状态反馈控制器的设计问题.系统中的不确定项参数与控制器的增益变化同时具有线性分式形式的范数有界.首先,利用Lyapunov函数理论,研究该标称系统的鲁棒H∞控制问题;其次,以线性矩阵不等式(LMI)形式给出该系统的鲁棒非脆弱H∞控制器存在的充分条件及设计方法.该控...     

基于LMI的一体化鲁棒主动容错控制器设计

针对一类发生执行器故障的非线性系统,提出基于线性矩阵不等式(LMI)的一体化鲁棒主动容错控制器设计方法.首先,设计含自适应律的鲁棒滑模观测器,并将观测器设计方法转化为LMI约束下的凸优化问题,进而实现执行器故障的鲁棒重构;然后,提出基于状态及故障估计的一体化主动容错控制器,同时通过LMI给出控制器增益解算方法;最后,通过数值算例验证容错控制器设计方法的有效性.     

考虑参数不确定性的主动悬架鲁棒H2/H∞混合控制

基于线性矩阵不等式方法,提出了一种新的考虑参数不确定性的鲁棒H2／H∞控制器设计方法,并用于车辆主动悬架设计．假定系统不确定参数是范数有界的,通过引入同一个Lyapunov矩阵来同时满足闭环系统的也和H∞性能条件,把鲁棒H2／H∞控制器设计转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,进而应用内点法等凸优化技术进行求解．以四分之一车辆模型主动悬架设计为例,进行了数值仿真．结果表明,无论车辆簧上质量是否存在变异,鲁棒H2／H∞控制器均能给出很好的控制效果．     

一类不确定系统的最优极小极大鲁棒控制

讨论一类不确定系统的极小极大鲁棒动态输出反馈控制问题.给出不确定系统的极小极大鲁棒控制的定义.利用线性矩阵不等式(LMI)处理方法和Lyapunov稳定性理论,得到了在干扰和不确定性最大的情形下极小极大输出反馈控制器存在的充分条件.引入凸优化技术, 求得最优极小极大控制器.它不仅保证闭环系统渐近稳定, 且使得闭环系统性能指标的上界最小.仿真算例说明了所设计的控制器具有较强的干扰抑制功能.     

变时滞不确定关联系统的分散鲁棒容错控制

针对一类不确定项具有数值界的变时滞不确定关联系统,运用线性矩阵不等式（LMI）方法对其分散鲁棒容错控制问题进行研究。首先提出以一组LMIs有解作为系统可分散鲁棒容错控制的充分条件,并给出了在此条件下的控制律,它对执行器发生故障时具有完整性;然后求解一个具有LMIs约束的凸优化问题,作为设计具有尽可能小反馈增益的分散鲁棒容错控制律的系统化方法,从而得到更符合实际的满意的分散容错控制律。     

Robust control of a laboratory aircraft model via fast output sampling

A new multimodel approach to robust controller design is illustrated by a practical application: for a laboratory aircraft model, a robust controller is designed for acceptable performance, in normal operating conditions and under propeller failure, simultaneously. Based on a linear model for each operating mode, linear matrix inequality (LMI) formulation of the problem and convex programming are used to search for a state feedback controller that achieves the objective. This state feedback design is then realized simultaneously in both operating modes by a controller that is based on fast output sampling. Robust performance is demonstrated by experimental results.     

丢包网络化控制系统非脆弱量化H∞控制

针对非线性网络化控制（NCS）系统中控制器参数存在摄动的问题,考虑传感器—控制器和控制器—执行器均存在随机丢包和量化误差,提出了一种加性非脆弱量化H_∞控制器的设计方法．利用李亚普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式（LMI）方法,将该问题转化为线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题进行求解,给出了丢包下的非脆弱量化H_∞控制器存在的充分条件．所设计的控制器在容许的参数摄动、丢包概率和量化密度条件下,不仅能保证闭环NCS的稳定性和性能要求,而且是非脆弱的．数值仿真验证了所提方法的有效性．     

具有闭环极点和方差约束的不确定离散系统鲁棒控制

对一类具有范数有界不确定性的离散时间系统,研究了使得闭环系统的所有极点位于一给定圆盘,且稳定状态方差不超过给定上界的状态反馈鲁棒方差控制律设计问题,基于线性矩阵不等式的处理方法,导出了鲁棒方差控制律的存在条件,并用一组线性矩阵不等式的珂行解给出了鲁棒方差控制律的一个参数化表示,进而,通过建立和求解一个凸优化问题,给出了具有最泸控制能量的鲁棒方差控制律设计方法。     

基于线性矩阵不等式的分散鲁棒跟踪控制器设计

应用线性矩阵不等式（ＬＭＩ）方法研究不确定性关联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,可不满足匹配条件。基于不确定基项的表达形式,给出了存在分散控制鲁棒跟踪控制器的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,最后用示例说明了该方法的应用。     

含状态时滞及执行器饱和不确定系统反馈镇定及L2增益分析

研究了具有控制饱和状态时滞不确定系统的L2控制问题,提出了状态反馈方法,利用Lyapunov函数可获得时滞相关的线性矩阵不等式.线性矩阵不等式条件可保证闭环系统无干扰时鲁棒内稳定性和在某椭球内预先给定的有干扰时L2性能水平,该不等式通过引入辅助矩阵解除了执行器饱和对系统的影响而更易于实现且减小了保守性.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凸优化问题.在此基础上设计了系统的状态反馈控制器,最后用数值仿真验证了所提出方法的可行性.     

Non-fragile robust H ∞ control for uncertain spacecraft rendezvous system with pole and input constraints

This article investigates the robust H _∞ control problem for a class of spacecraft rendezvous systems with parameter uncertainties and subject to input constraint, pole constraint and external and controller perturbations. Based on the Lyapunov theory, a sufficient condition for the existence of the non-fragile robust state-feedback controller is given in terms of linear matrix inequalities (LMIs). Then, proper non-fragile controller design can be cast as a convex optimisation problem subject to LMI constraints. With the obtained controller, the spacecraft rendezvous mission can be accomplished. An illustrative example is provided to show the effectiveness of the proposed control design method.