离散时滞系统的近似最优扰动抑制

研究了状态变量合有时滞的离散系统在外部扰动下的最优控制问题．通过引入一个灵敏度参数,将原系统的最优扰动抑制问题转化为一族不含超前项和时滞项的两点边值问题,并由此导出了最优扰动抑制控制器的这代近似设计方法．得到的最优扰动抑制控制律由解析的前馈一反馈项和伴随向量级数和形式的补偿项组成,截取伴随向量级数的有限和得到原系统的次优扰动抑制控制律．数值仿真表明该近似最优控制器对外部持续扰动具有良好的鲁棒性。     

具有控制时滞系统的最优无静差正弦扰动抑制

研究在外部正弦扰动作用下,控制含时滞的线性系统的最优无静差调节器设计问题．首先利用Artstein变换将控制变量含时滞的系统转化为不舍时滞的系统;然后利用内模原理构造扰动补偿器,将带扰动的系统转化为无扰动的增广系统,从而将无静差扰动抑制问题转化为无扰动增广系统的最优调节器设计问题;最后利用最优控制理论求得最优无静差反馈控制律．仿真结果表明了所提出方法的有效性．     

带有持续扰动非线性系统的前馈-反馈最优控制

研究具有外界持续扰动作用下非线性系统的最优控制问题,提出了一种设计前馈一反馈最优控制器的逐次逼近算法．利用该算法可将在扰动作用下的非线性系统的最优控制问题转化为求解线性非齐次两点边值序列的问题．得到的最优控制律由解析的线性前馈-反馈项和伴随向量序列极限形式的非线性补偿项组成．通过截取非线性补偿序列的有限项,可得到前馈-反馈次优控制律．仿真结果表明,该方法抑制外部持续扰动的鲁棒性优于经典反馈最优控制．     

含正弦扰动奇异摄动时滞系统的最优减振控制

研究奇异摄动时滞系统在正弦扰动下的最优减振控制问题．基于奇异摄动的快慢分解理论,将原最优控制问题转化为无时滞快子问题和受扰线性时滞慢子问题,通过摄动法和前馈补偿技术求解时滞慢子系统的最优控制问题,得到了系统的前馈反馈组合控制(FFCC)律及其存在唯一性条件．FFCC律由线性解析项和共态向量无穷级数和表示的时滞补偿项组成,其中线性解析项可通过求解Riccati方程和Sylvester方程得到,时滞补偿项通过递推求解共态向量方程得到,仿真算例表明了方法的有效性．     

具有持续扰动的时滞系统前馈2反馈最优控制

针对外部持续扰动下的线性时滞系统，提出一种前馈-反馈最优控制的逐次逼近算法．利用逐次逼近算法，将既含有时滞项又含有超前项的两点边值问题转化为不合时滞项和超前项的线性两点边值问题族，并证明了线性两点边值问题族的解序列一致收敛于原系统最优控制律．得到的最优控制律由解析的无时滞前馈-反馈控制部分和伴随向量序列极限形式的时滞补偿控制部分组成．通过截取时滞补偿序列的有限项，得到系统的前馈-反馈次优控制律．仿真示例表明，该方法对外部持续扰动具有良好的鲁棒性．     

具有正弦扰动的时滞系统前馈-反馈次优控制:灵敏度法

研究线性时滞系统在外部正弦扰动作用下的前馈-反馈最优减振问题,提出了一种最优控制律的灵敏度设计方法．通过引入灵敏度参数并围绕它展开幂级数,将系统的最优控制问题简化为不含超前项和时滞项的两点边值问题族．通过截取最优控制级数的有限和获得原系统的前馈-反馈次优控制律．仿真结果表明,与经典状态反馈最优控制相比,本文的算法更加鲁棒,能更加有效地抑制正弦扰动．     

带有持续扰动的时滞非线性大系统的最优跟踪控制

研究具有外界持续扰动的时滞非线性大系统的无静差最优跟踪控制问题.将时滞非线性大系统分解为带有互联项的N个时滞非线性子系统,基于内模原理对子系统构造扰动补偿器,将带有外部持续扰动的子系统化为无扰动的增广系统.通过灵敏度法求解不含时滞的两点边值问题,得到子系统的最优跟踪控制律,截取最优跟踪控制律的前N项作为次优控制律来近似系统的最优控制律.仿真实例表明了该设计方法的有效性.     

基于伴随向量方法的多延时系统最优扰动抑制

研究包含有状态、控制和测量延时连续系统的最优扰动抑制问题.首先分析并提出了系统转换的方法,将原系统转化为无延时项的连续系统.然后将该系统与扰动系统联立为增广系统,并将最优扰动抑制问题转化为最优状态调节器问题.运用Pontryagin极小值原理证明最优控制的必要性,运用动态规划法证明其充分性;通过定义伴随向量解决了扰动向量和最优性能指标物理不可实现的问题.最后运用数据仿真将几种不同控制律作用下的系统响应作比较,验证所设计控制律的有效性及简易性.     

带有持续扰动的时滞非线性大系统的最优跟踪控制

研究具有外界持续扰动的时滞非线性大系统的无静差最优跟踪控制问题 .将时滞非线性大系统分解为带有互联项的N个时滞非线性子系统,基于内模原理对子系统构造扰动补偿器,将带有外部持续扰动的子系统化为无扰动的增广系统 .通过灵敏度法求解不含时滞的两点边值问题,得到子系统的最优跟踪控制律,截取最优跟踪控制律的前N项作为次优控制律来近似系统的最优控制律. 仿真实例表明了该设计方法的有效性.

     

含正弦扰动的离散时滞系统的次优减振控制

研究状态变量含有时滞的线性离散系统在正弦扰动下的前馈-反馈最优减振控制问题．将系统的最优控制问题转化为非齐次线性两点边值问题族,利用逐次逼近法得到了系统的最优控制律．该控制律由解析的前馈。反馈控制律和补偿序列的极限组成．通过截取补偿序列的有限项,得到了系统的前馈一反馈次优减振控制律．仿真结果表明,该方法对抑制正弦扰动的鲁棒性优于经典反馈最优控制．     

OPTIMAL REJECTION WITH ZERO STEADY‐STATE ERROR OF SINUSOIDAL DISTURBANCES FOR TIME‐DELAY SYSTEMS

This paper studies the problem of optimal rejection with zero steady‐state error of sinusoidal disturbances for linear systems with time‐delay. Based on the internal model principle, a disturbance compensator is constructed to counterbalance the external sinusoidal disturbances, so that the original system can be transformed into an augmented system without disturbances. Then, with the introduction of a sensitivity parameter and expanding power series around it, the optimal disturbance rejection problem can be simplified to the problem of solving an infinite sum of a linear optimal control series without time‐delay or disturbance. The optimal control law for disturbance rejection with zero steady‐state error consists of accurate linear state feedback terms and a time‐delay compensating term, which is an infinite sum of an adjoint vector series. In the presented approach, iteration is required only for the time‐delay compensation series. By intercepting a finite sum of the compensation series, we obtain an approximate physically realizable optimal control law that avoids complex calculation. A numerical simulation shows that the algorithm is effective and easy to implement.     

时滞离散系统最优输出跟踪控制的灵敏度法

针对具有有限时间二次型性能指标的时滞离散系统,研究了最优输出跟踪控制问题.通过引入一个灵敏度参数,将原最优输出跟踪控制问题转化为不含超前项和时滞项的一族两点边值问题.得到的最优输出跟踪控制律由状态向量的线性解析函数和伴随向量级数形式的补偿项组成,其解析函数由一次性求解R iccati矩阵差分方程和矩阵差分方程得到,补偿项由求解伴随向量差分方程的递推公式得到.仿真结果表明了该方法的有效性.     

OPTIMAL TRACKING CONTROL FOR DISCRETE TIME‐DELAY SYSTEMS WITH PERSISTENT DISTURBANCES

Optimal tracking control (OTC) for discrete time‐delay systems affected by persistent disturbances with quadratic performance indexes is considered. Optimal tracking controller is designed based on a sensitivity approximation approach. By introducing a sensitivity parameter, we transform the original OTC problem into a series of difference equations without time‐advance on time‐delay terms. The obtained OTC law consists of analytic feedback and feedforward terms, and a compensation term, which is the sum of the infinite series of adjoint vectors. The compensation term can be obtained with an iterated formula for the adjoint vectors. A simulation example shows that the approximation approach is effective in tracking the reference input and robust with respect to exogenous persistent disturbances.     

Optimal disturbance rejection control for singularly perturbed composite systems with time‐delay

The optimal control problem for a class of singularly perturbed time‐delay composite systems affected by external disturbances is investigated. The system is decomposed into a fast linear subsystem and a slow time‐delay subsystem with disturbances. For the slow subsystem, the feedforward compensation technique is proposed to reject the disturbances, and the successive approximation approach (SAA) is applied to decompose it into decoupled subsystems and solve the two‐point boundary value (TPBV) problem. By combining with the optimal control law of the fast subsystem, the feedforward and feedback composite control (FFCC) law of the original composite system is obtained. The FFCC law consists of analytic state feedback and feedforward terms and a compensation term which is the limit of the adjoint vector sequence. The compensation term can be obtained from an iteration formula of adjoint vectors. Simulation results are employed to test the validity of the proposed design algorithm. Copyright © 2009 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society