不确定非线性切换系统鲁棒容错H∞控制与仿真

为了克服外部扰动与执行器失效对切换系统的不良影响,使系统具有可靠性和抗干扰性,针对一类不确定非线性切换系统,研究了鲁棒容错H∞控制器设计与切换问题.假设系统中存在外部扰动,并且所有的矩阵同时带有未知、时变和范数有界的不确定性.当有执行器失效,并使得每个子系统均不能镇定的情况下,利用线性矩阵不等式技术和多李亚普诺夫函数法设计γ次优鲁棒H∞反馈容错控制器和切换策略,保证切换系统能全局二次稳定并且满足日∞性能指标,对得到的γ次优鲁棒H∞容错控制器进行优化,通过变量替换法获得了γ最优鲁棒H∞容错控制器.仿真结果表明,在执行器正常工作和一些执行器发生失效时,容错控制器和切换策略是有效的.     

一类不确定时滞线性切换系统的鲁棒H∞控制

不确定因素和时滞是现实控制系统中经常存在的问题,在切换系统中,这种问题尤为突出。而状态反馈和鲁棒控制的加入便有效地解决了这些情况对系统稳定性的影响。本文针对一类存在状态时滞和不确定因素的线性切换系统的状态反馈控制问题,研究在公共Lyapunov函数下,满足特定鲁棒H∞性能时,状态反馈控制器存在的条件和求解方法。运用Schur补引理,得出相应的不等式和定理,并进一步将其转化为线性矩阵不等式（LMIs）,利用MATLAB进行仿真证明了结论的有效性。     

一类多项式非线性系统鲁棒H∞控制

针对一类具有多项式向量场的仿射型不确定非线性系统,给出一种基于多项式平方和(sum of squares,SOS)技术的鲁棒H∞状态反馈控制器设计方法.该方法的优点在于控制器的设计避开了直接求解复杂的哈密尔顿-雅可比不等式(Hamilton Jacobi inequality,HJI)和构造Lyapunov函数带来的困难.将鲁棒稳定性分析和控制器设计问题转化为求解以Lyapunov函数为参数的矩阵不等式,该类不等式可利用SOS技术直接求解.此外,在前文基础上研究了基于SOS规划理论与S-procedure技术的局部稳定鲁棒H∞控制器设计方法.最后以非线性质量弹簧阻尼系统作为仿真算例验证该方法的有效性.     

不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制

讨论了一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制问题．首先,基于多Lyapunov函数方法,设计状态反馈控制器以及切换律,使得对于所有允许的不确定性．相应的闭环系统渐近稳定又具有指定的L2-增益．该问题可解的充分条件以一组含有纯量函数的偏微分不等式形式给出,此偏微分不等式较一般Hamilton-Jacobi不等式更具可解性．所提出的方法不要求任何一个子系统渐近稳定．接着作为应用,借助混杂状态反馈策略讨论了非切换不确定非线性系统的鲁棒H∞控制问题．最后通过一个简单例子说明了控制设计方法的可行性．     

一类离散切换时滞非线性系统的H∞控制

研究一类基于神经网络的离散切换时滞非线性系统的稳定性和H∞控制问题。利用线性矩阵不等式方法得到了该类系统稳定性条件。在此基础上,通过引入一些变量讨论了该类系统的反馈控制器设计问题。以线性矩阵不等式的形式提出了该类系统反馈控制器的设计方法,并利用Matlab中的LMI工具箱直接求解。最后给出数值例子说明方法有效性。     

一类切换时滞奇异系统的状态反馈H∞控制

研究一类由任意有限多个时滞奇异子系统组成的切换系统的状态反馈H∞控制问题。利用Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则。采用变量替代方法,将该矩阵不等式转换为一组线性矩阵不等式(LMIs),最后给出一个求解状态反馈控制器增益矩阵的仿真算例。研究结果表明,通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足H∞性能,并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足H∞性能,甚至也不要求其渐进稳定。     

一类切换线性奇异系统的状态反馈H∞控制*

研究了一类由任意多个子系统组成的线性切换奇异系统的状态反馈H∞控制问题。采用共同Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的使闭环系统渐近稳定且满足H∞性能的控制器存在的充分条件, 并设计了相应的子控制器和切换策略。采用矩阵变换,将矩阵不等式等价转换为一组线性矩阵不等式。数值算例说明了所提方法的有效性和可行性。     

一类线性广义切换系统的H∞状态反馈控制

研究了一类不确定切换广义系统的H∞状态反馈控制问题,以线性矩阵不等式（LMI）的形式给出了该类系统的鲁棒稳定且具有H∞扰动衰减度γ充分条件和控制器以及切换策略。将正常系统的Lyapunov函数研究方法推广到切换广义系统。     

不确定切换时滞奇异系统的鲁棒H_∞控制

研究一类由任意有限多个具有参数不确定性和状态时滞的奇异子系统组成的切换系统的状态反馈鲁棒H∞控制问题。利用Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则。采用变量替代方法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式(LMIs)。最后给出电力系统中一个求解状态反馈控制器增益矩阵的仿真算例证明结论的有效性。研究结果表明,通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足鲁棒H∞性能,而并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足鲁棒H∞性能,甚至也不要求其渐近稳定。     

一类不确定非线性系统的鲁棒H∞控制

讨论了在自由系统和输入通道都带有有界不确定性的仿射非线性系统的鲁棒H∞控制问题,给出了状态反馈控制设计,对所有允许的不确定性它既能保证关于H∞模的干扰抑制品质,又能镇定该系统.同时指出如果一个相应的Hamilton-Jacobi不等式有非负解,则该不确定仿射非线性系统的鲁棒H∞控制问题可解.     

一类不确定非线性系统的鲁棒H∞控制

在一种工程应用背景之下,考虑了一类非线性系统的鲁棒H∞控制问题,不确定性范数有界,基于H JI不等式研究了状态反馈控制器设计问题,使得闭环系统满足H∞干扰抑制性能要求.     

一类具有非线性不确定性系统的鲁棒H∞控制

考虑一类具有非线性不稳定性的系统的Ｈ∞控制器设计问题,给出了判断鲁棒渐近稳定和Ｌ２增益有限的充分条件,提出了输出反馈鲁棒Ｈ∞控制问题的可解条件,并给出了基于线性矩阵不等式的鲁棒Ｈ∞控制器的设计方法。     

一类具有非线性不确定性系统的鲁棒H∞控制

考虑一类具有非线性不确定性的系统的H∞控制器设计问题,给出了判断鲁棒渐近稳定和L2增益有限的充分条件,提出了输出反馈鲁捧H∞控制问题的可解条件,并给出了基于线性矩阵不等式的鲁棒H∞控制器的设计方法．     

一类非线性切换时延系统的鲁棒稳定性

本文通过利用平均驻留时间方法,研究一类具有不确定性非线性切换时延系统的指数稳定性问题。给出非切换系统的候选李雅普诺夫函数的衰减估计分析,然后以线性矩阵不等式的形式给出使系统保持指数稳定及鲁棒指数稳定的充分条件,同时也给出了系统状态指数衰减的具体的估计形式。     

不确定奇异周期系统的鲁棒容错H_∞控制

针对一类具有外部扰动输入的不确定奇异周期系统,研究了该类系统的鲁棒容错H∞控制的问题,其中不确定性存在于系统的状态矩阵和输入矩阵当中,且满足范数有界条件。利用线性矩阵不等式(LMI)和李雅普诺夫不等式的分析方法提出了不确定奇异周期系统的鲁棒二次稳定和鲁棒二次可镇定且具有H∞性能指标的概念,得到了该类系统鲁棒容错H∞控制的充分和必要条件,并给出了系统状态反馈鲁棒容错H∞控制器的设计方法,所设计的H∞控制器既保证了闭环系统对故障发生时的鲁棒性,又能保证系统满足一定的H∞性能γ。研究成果是不确定奇异定常系统鲁棒容错H∞控制结论向不确定奇异周期系统的推广,因而具有较大的理论意义。最后,文章给出的数值算例证明了结论的有效性。     

一类时滞广义非线性系统H_∞可靠跟踪控制

讨论一类Lipschitz时滞非线性广义系统的H∞可靠跟踪控制问题.分别给出了执行器失效和传感器失效两种模型下可靠控制器存在的充分条件,使得闭环系统正则无脉冲并且指数稳定,同时系统输出跟踪预先给定的可测参考模型的输出,且满足H∞性能指标,并利用线性矩阵不等式技巧给出了可靠控制器的设计方法.最后给出了一个数值例子,说明了本文所给出方法的有效性.     

不确定离散广义系统的鲁棒H∞控制

考虑不确定离散广义系统的鲁棒H∞控制问题,目的是设计状态反馈控制律,使得对所有容许的不确定参数,闭环系统正则、因果、稳定且满足给定的H∞性能指标,本文给出了鲁棒H∞状态反馈控制律的存在条件及其代数表达式.     

不确定关联大系统鲁棒分散可靠H∞控制

针对一类具有不确定性关联大系统,研究其鲁棒分散可靠状态反馈H∞控制器的设计方法.采用线性矩阵不等式的方法,给出了当控制器在规定范围内的一部分失效时控制器存在的充分条件,并能保证闭环系统可靠稳定和具有一定的H∞性能.仿真例子说明了方法的有效性.     

驻留概率信息方法的离散切换系统鲁棒H∞控制

本文通过驻留概率信息的方法,研究了一类离散时间切换系统的鲁棒H∞控制问题.通过对切换系统在每个子系统的驻留概率信息加以利用,建立一种新的切换系统模型.通过共同Lyapunov泛函方法,给出切换系统的鲁棒H∞随机稳定的充分条件.然后,利用锥补线性化的方法得到控制器增益.最后,通过仿真算例验证本文所用方法的有效性.     

广义时变系统的鲁棒 H∞ 容错控制

对于一类广义时变不确定系统,在执行器故障情况下给出了系统具有容许性的充分条件,并设计反馈控制器使其满足给定的 H∞ 干扰衰减指标,使得系统在正常与故障情况下都具有容许性.最后给出数值算例来证明结论的有效性.