线性时不变系统的切换控制器设计及H2性能实现

在复杂的控制系统中,使用单一的线性时不变(linear time invariant, LTI)控制器不能有效地处理对象的动态变化或者满足系统更多的性能要求,基于此本文主要针对于一个LTI对象设计一个切换控制器,该切换控制器包含多个预先且独立设计的LTI控制器,所有的这些LTI控制器都能够使闭环系统稳定且满足相应H2控制性能准则.基于本文提出的H2性能状态空间实现方法,设计的切换控制器不仅可以保证在任意切换的情况下整个闭环系统满足某一H2性能,而且可以保证局部子系统的切换点满足相应的H2性能,仿真结果验证了方法的有效性.     

连续切换LPV系统的鲁棒H∞滤波

探究连续切换线性参数变化(LPV)系统的鲁棒H∞滤波问题.对于整个参数变化空间,传统方法是设计单一LPV滤波器,具有较大的保守性.为此,利用多参数依赖Lyapunov函数设计了切换LPV系统的多参数依赖鲁棒H∞滤波器,以降低设计的保守性.考虑了平均驻留时间切换逻辑,所设计的鲁棒H∞滤波器能够确保滤波误差系统指数稳定且具有一定的H∞扰动抑制水平.数值仿真实例验证了所提出方法的有效性.     

基于LMI方法的机器人LPV鲁棒H_∞控制器设计

对平面两关节直接驱动机器人 ,提出一种同时将闭环极点配置到满足动态响应区域内的变增益 L PV鲁棒 H∞ 控制器设计新方法。利用 L PV的凸分解方法 ,将机器人模型化为具有凸多面体结构的L PV模型 ,然后利用 L MI技术对凸多面体各顶点分别设计满足 H∞ 性能和闭环极点配置的反馈增益 ,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的 L PV控制器。仿真结果验证了该控制器可使机器人随关节位置变化始终具有良好的控制性能。     

一种基于预稳定区域的控制器参数优化方法

基于控制理论,提出了一种具有预期闭环极点区域的H∞控制器参数优化设计方法,该方法设计中既考虑了H∞性能指标又兼顾了动态性能指标,克服了常规H∞设计方法中不稳定控制器的问题等不足.实验结果表明,该方法具有计算简便、可实现性好、鲁棒性和动态品质良好、对模型参数变化的敏感性低等优点.     

一种基于预稳定区域的H_∞控制器参数优化方法

基于控制理论 ,提出了一种具有预期闭环极点区域的H∞ 控制器参数优化设计方法 ,该方法设计中既考虑了H∞ 性能指标又兼顾了动态性能指标 ,克服了常规H∞ 设计方法中不稳定控制器的问题等不足 .实验结果表明 ,该方法具有计算简便、可实现性好、鲁棒性和动态品质良好、对模型参数变化的敏感性低等优点 .     

一种新的H∞固定阶控制器综合方法

提出了只通过一个Ｒｉｃｃａｔｉ方程求解Ｈ∞固定阶控制器的方法，在获得系统与控制器的增广系统后，得到了一个和控制器参数有关的假想控制输入，在其特定形式下得到一个全信息控制问题，由于增广系统是奇异的，根据范数约束得到的Ｒｉｃｃａｔｉ方程是和一个常数有关的，从而较为简单的处理奇异问题，因为假想输入的是扰动和状态变量的反馈形式，故可参数化控制器，最后的结果表明如果参数阵满足某些条件，则固定阶控制器是存在的     

切换LPV系统的抗攻击无扰切换控制

本文针对遭受切换冲击和网络数据注入攻击影响的切换线性变参(LPV)系统,给出保护网络信息安全传输的抗攻击机制,提出一种无扰切换控制方法.首先,设计一种新颖的基于编码/解码器的抗攻击机制,可抵御恶意注入攻击信号对系统反馈通信的干扰.基于此,建立切换LPV系统的抗攻击动态输出反馈闭环控制模型.考虑到模式之间的无扰过渡问题,给出与动态输出反馈控制设计互为补充的,满足无扰切换设计需求和H∞性能指标的控制增益可行条件.在本文提出的控制律下,进一步获取了能保证切换LPV系统指数稳定性的充分条件.最后,通过数值仿真验证所提出抗攻击无扰切换控制方法的有效性.     

多模型切换系统H∞鲁棒控制器的设计与应用

基于H∞控制理论以及切换系统稳定性理论,对于多输入多输出(MIMO)多模型切换控制系统,提出了一种可以有效抑制抖动和改善瞬态响应性能的鲁棒镇定控制器设计方法.通过引入PI控制思想,根据模型跟踪方法设计了增广状态反馈控制器,并将控制器设计问题转化为方便求解的线性矩阵不等式(LMI).该方法的最大优点是可以很方便的保证多模型切换系统的全局稳定性,同时使得设计的控制器具有较强的鲁棒性.将本文提出的方法应用到某型BTT导弹自动驾驶仪设计中,仿真结果证明了此方法的有效性和优越性.     

一类非线性切换系统任意切换采样控制设计

本文针对一类具有非严格反馈形式的非线性切换系统,在输出只在采样点可获得的情况下,提出了一种基于模糊采样观测器的自适应输出反馈控制方法.该方法降低了现有任意切换控制研究结果中因共同控制思想导致的控制器设计的保守性,避免了迭代过程对虚拟控制的反复求导引发的计算爆炸现象及控制器高增益的弊端.切换的自适应律突显了每个子系统的特...     

一类Lipschitz 非线性切换系统基于观测器的H∞ 输出跟踪控制

针对一类Lipschitz非线性切换系统,研究基于观测器的H∞输出跟踪控制问题.借助微分中值定理,将Lipschitz非线性切换系统转化为线性参数切换系统.当状态变量不可测或不易测时,利用多Lyapunov函数方法,同时设计观测器、基于观测器的跟踪控制器和滞后切换信号,使得系统满足H∞输出跟踪性能.最后通过仿真例子表明了设计方法的有效性.     

基于切换次序参数化的时滞切换正系统最优控制

考虑时滞线性自治切换正系统,将切换次序参数化作为系统的离散输入,通过系统的等价转换,分析时滞线性自治切换正系统的最优控制问题.利用极小值原理,给出满足性能指标的最优切换次序条件,分析时滞项对性能指标和切换时刻的影响,最后给出数值例子验证结论的有效性.     

基于观测器的受扰多项式系统$H_infty$输出跟踪控制

考虑一类受到外部扰动影响的多项式系统在状态不完全可测情况下的H_∞输出跟踪控制问题.首先,综合前馈-反馈复合控制思想,设计基于观测器的输出跟踪控制器,其中反馈镇定控制器用于保证闭环系统稳定,前馈补偿控制器用以实现对参考模型输出信号的跟踪;然后,提出具有输出反馈结构的跟踪控制方法,其优势在于实现了分离原则,可单独设计观测器和控制器,降低计算复杂度;接着,利用依赖全状态的齐次多项式Lyapunov函数导出使得闭环系统渐近稳定且满足H_∞跟踪性能的充分条件,借助多项式平方和凸优化技术可直接求得相应的观测器和控制器;最后,通过数值仿真实例验证所提出设计方法的有效性和优越性.     

Absolute stability of third-order systems: A numerical algorithm

The problem of absolute stability is one of the oldest open problems in the theory of control. Even for the particular case of second-order systems a complete solution was presented only very recently. For third-order systems, the most general theoretical results were obtained by Barabanov. He derived an implicit characterization of the “most destabilizing” nonlinearity using a variational approach. In this paper, we show that his approach yields a simple and efficient numerical scheme for solving the problem in the case of third-order systems. This allows the determination of the critical value where stability is lost in a tractable and accurate fashion. This value is important in many practical applications and we believe that it can also be used to develop a deeper theoretical understanding of this interesting problem.     

具有任意非线性输入的鲁棒模型参考自适应控制

提出了一种分析具有任意非线性输入的模型参考自适应(MRAC)的新方法,它不要求对象是稳定的,允许系统存在未建模动态和有界扰动.同时给出了一种提高非线性输入自适应系统特性的补偿方案,它通过在控制律中引入跟踪误差,可以提高系统的暂态及稳态精度,而又不破坏MRAC系统的收敛特性.     

Approximation-based adaptive fuzzy tracking control for a class of switched nonlinear pure-feedback systems

In this paper, the problem of adaptive fuzzy tracking control is investigated for switched nonlinear pure-feedback systems under arbitrary switching. By utilising mean value theorem, the considered pure-feedback systems are transformed into a class of switched nonlinear strict-feedback systems. Compared with the existing results, a priori knowledge of control directions is not required. On the other hand, differing from the existing literatures, the piecewise switched adaptive laws are designed to replace the common adaptive laws, which can reduce the conservativeness. Furthermore, the difficulties from how to deal with the unknown control directions and design common virtual control are overcome. Based on the backstepping technique and the common Lyapunov functions, an adaptive fuzzy control scheme is developed to guarantee that all the signals in the closed-loop system are semi-globally uniformly ultimately bounded with the tracking error converging to a neighbourhood of the origin. Simulation results are provided to demonstrate the effectiveness of the proposed techniques.     

一类线性离散切换系统的迭代学习控制

考虑具有任意切换序列线性离散切换系统的迭代学习控制问题. 假设切换系统在有限时间区间内重复运行, P型ILC算法可实现该类系统在整个时间区间内的完全跟踪控制. 采用超向量方法给出了算法在迭代域内收敛的条件, 并在理论上分析了的收敛性. 仿真示例验证了理论的结果.