一类非线性时滞系统的故障检测—LMI方法

本文研究了一类非线性时滞系统的H_∞故障检测观测器设计问题。以状态观测器作为残差产生器,建立观测误差动态系统。在系统的初始状态为不确定但有界的情形下,对这类观测器的设计提出两类改进的H_∞性能指标,并以线性矩阵不等式(LMI)形式给出了故障检测观测器的设计方法。     

不确定结构输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制研究

为了有效处理土木工程结构分散振动控制中模型参数不确定性对系统性能的影响,提出了同时满足多个控制目标的输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出并证明了H_∞保性能鲁棒分散控制器存在的充分条件,在此基础上,采用变量替换方法,建立了输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法,进而通过引入约束条件,将其转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题。针对一12层结构进行分散控制设计、集中控制设计及仿真分析。结果表明,对于具有较大不确定性的结构,输出反馈H_∞保性能鲁棒分散控制算法较传统线性二次高斯集中控制算法有更理想的控制效果。     

随机结构主动控制系统的鲁棒控制研究

针对随机结构的鲁棒控制问题,基于随机结构正交展开理论和线性矩阵不等式(LMI),提出了随机结构的鲁棒H_∞控制系统设计方法。该方法以随机结构的正交展开扩阶模型为基础,结合有界实引理和线性矩阵不等式,建立鲁棒控制系统,并使得控制系统传递函数对不确定性扰动满足H_∞干扰抑制。以某典型随机结构模型为例,结合概率密度演化方法,分析比较了两类常用鲁棒H_∞控制系统设计方法与所述方法的差异,验证了所述方法的有效性和鲁棒性。     

低频时变时滞悬架系统的动态输出反馈鲁棒H_∞多目标控制

在实际的悬架系统主动控制当中,由于控制器存在时变时滞因素,而低频输入时滞对系统的稳定性及性能有很大影响。针对该问题,综合考虑系统的参数不确定性及执行器的时变时滞因素,使车身加速度在路面干扰下的H_∞范数在全频域内达到最小,同时保证控制力的非线性饱和,行驶平顺性,接地性等时域硬约束条件,设计了基于动态输出反馈的鲁棒H_∞控制器,并提出一种描述质量不确定性的匹配模型。采用Lyapunov-Krasovskii泛函法,通过引入松弛矩阵给出满足条件的凸组合不等式,减少了设计的保守性,应用LMI技术推导出H_∞控制准则。最后,通过数值实例验证了该方法对于参数摄动下的低频时变时滞悬架系统控制性能的有效性。     

具有随机通讯时延的远程网络控制系统基于观测器的H∞控制

本文主要针对一类具有随机通讯时延的由N个线性离散子系统构成的远程网络控制系统,设计基于观测器的鲁棒H∞控制器。假设状态变量不可测量且系统中数据通讯时延服从Bernoulli概率分布,通过利用Lyapounv稳定性理论和线性矩阵不等式技巧,得到使闭环系统均方指数稳定且满足指定H∞性能指标的充分条件,进而可以通过求解线性矩阵不等式得到基于观测器的控制器的相关增益矩阵。最后,通过MATLAB仿真结果验证该控制算法的有效性。     

测量数据包丢失和量化影响下的H_∞控制

基于状态观测器研究了具有测量数据丢失的多输入多输出(MIMO)线性离散系统的量化H_∞动态输出反馈控制问题。每路输出采用一个独立的静态对数量化器,采用扇形界方法来描述量化误差,且采用满足Bernoulli分布的序列来描述网络传输数据的丢失,预先假设数据丢失的概率。然后,将量化控制问题转化为范数不确定系统的控制问题,进而采用线性矩阵不等式(LMI)方法设计状态观测器和输出反馈控制器,使得系统均方指数稳定并具有给定的H_∞性能。数值仿真验证了设计方法的有效性。     

基于LMI的不确定结构鲁棒H_∞控制研究

以含有界随机参数结构模型为控制模型,研究了不确定结构的鲁棒H_∞控制问题。在控制系统设计过程中,通过Gegenbauer多项式将不确定结构控制模型中随机参数引入到结构的确定性扩阶系统之中;再基于该扩阶系统,结合有界实引理,采用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)推导得到控制系统的增益矩阵,使得闭环系统传递函数对不确定性扰动满足H_∞干扰抑制。最后通过一结构算例,结合自定义的鲁棒性能评价指标,分析比较了基于不同控制模型设计的控制系统鲁棒性能的差异。仿真分析结果表明,模型参数和环境激励的不确定性对控制系统控制效果有较大影响,所述控制系统设计方法相较其他两类方法具有更好的鲁棒性。     

中立时变时滞系统的稳定性与H∞滤波器设计

研究一类中立时变时滞系统的稳定性和H∞滤波器设计问题.通过构建一个新的李雅普诺夫泛函,采用新的积分不等式方法和交互式凸组合方法,得到了该中立时变时滞系统线性矩阵不等式形式的稳定性判据,给出了中立时变时滞系统H∞滤波器的设计方法.仿真实例表明,采用提出的上述方法得到的结果具有更小的保守性,且所设计的中立时变时滞系统H∞滤波器是有效的.     

不确定关联奇异系统分散鲁棒H∞控制

本文研究了不确定关联奇异系统的分散鲁棒H∞控制问题.假定不确定性是时不变、范数有界,且存在于系统和控制输入矩阵中.基于有界实引理,推导出了使不确定关联奇异系统能鲁棒镇定,且满足一定的性能指标的充分条件,即非线性矩阵不等式条件.采用两步同伦法迭代来求解该非线性矩阵不等式(NMI).首先,通过逐步对控制器的系数矩阵加上结构限制,计算出当确定性不存在时的标称系统的分散H∞控制器.然后,逐步改变标称系统分散控制器的系数,计算出不确定性参数存在时,分散鲁棒H∞控制器.在每一阶段,每一次迭代过程中,通过交替固定NMI的一个变量,使NMI转变为线性矩阵不等式(LMI).数值例子说明了所提出的方法的有效性.     

一类非线性切换关联大系统的分散控制器设计

基于凸组合技术和线性矩阵不等式方法,考虑了一类非线性切换关联大系统的分散状态反馈镇定问题,大系统的关联项由线性和非线性两部分构成,在低维子系统的单个子系统均不能被镇定且存在非线性干扰的情况下,得到了切换关联大系统稳定的一个充分条件.并将其转化为求解线性矩阵不等式问题,相应给出了算法的计算机实现,进而设计出了切换关联大系统的分散控制器和分散切换策略.     

板带轧机机电传动系统参激非线性扭振鲁棒控制研究

建立了含参激非线性、不确定性、负载转矩的轧机机电传动系统扭振动力学模型,研究了板带轧机电机速度鲁棒跟踪非脆弱控制问题。将板带轧机机电传动系统的非线性按参数不确定性处理,通过H_∞理论、Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法得到了通过状态反馈使得系统满足二次稳定、抑制外界干扰的充分条件;为了实现给定速度信号跟踪非脆弱控制,设计了前馈补偿器。轧机实例仿真结果验证了方法的有效性,并发现控制器的非脆弱性表现为控制器参数的鲁棒性,即可以通过控制器参数的直接选取达到板带轧机机电传动系统扭振非脆弱控制效果。     

二维离散时间切换系统可镇定性研究

考虑了二维线性离散时间切换系统的二次可镇定问题,在子系统可镇定或者可控的前提下,通过设计切换状态反馈控制器,给出了系统二次可镇定的充要条件,从而保证了任意切换下闭环系统的二次稳定性。仿真结果验证了本文的主要结论。     

不确定Takagi-Sugeno模糊广义交联大系统的鲁棒分散H∞控制

本文研究参数不确定Takagi-Sugeno(简称T-S)模糊广义交联大系统的鲁棒分散H∞控制问题。得到了使闭环系统渐近稳定并满足一定H∞性能指标的充分条件,用线性矩阵不等式(LMI)方法表示了这些充分条件,状态反馈鲁棒H∞控制器可以通过解这些LMIs而得到。算例说明所得结果的可行、有效。     

基于输出反馈的不确定非线性系统模糊鲁棒H∞控制

本文针对一类不确定非线性系统,研究了基于输出反馈的模糊鲁棒H∞控制问题。根据模糊T-S模型表征不确定非线性系统,基于状态观测器设计模糊控制器。由线性矩阵不等式和自适应律给出了模糊控制器存在的充分性条件。基于Lyapunov稳定性理论,提出的模糊控制方案在所有闭环信号最终一致有界意义下实现了期望的H∞性能。仿真结果表明了该方案的可行性。本文所提出的模糊跟踪控制器松弛了保守性,避免了匹配条件和上界。与已有的工作相比,本文约简了线性矩阵不等式的维数。     

轮毂驱动电动汽车主动悬架的时滞控制

以轮毂驱动电动汽车主动悬架为研究对象,采用理论与数值模拟相结合的方法对主动悬架系统的时滞反馈特性进行研究。首先建立考虑控制时滞的轮毂驱动电动汽车4自由度主动悬架模型;然后基于H_∞控制理论,通过采用Lyapunov-Krasovskii泛函和自由权矩阵法,提出一种考虑时滞的H_∞控制策略;对电动汽车悬架系统在路面随机激励下的振动控制进行仿真分析,并与传统不考虑时滞的H_∞控制策略的控制结果进行对比。研究发现,时滞H_∞控制策略能够对时滞系统实现有效控制,不会引起系统发散。     

随机不确定系统的鲁棒H∞控制

本文研究随机系统的鲁棒H∞控制问题。假设不确定参数矩阵是时变,范数有界的,外部干扰是一个随机过程。借助于线性矩阵不等式给出了系统是鲁棒H∞可控的一个充分条件。与用代数Riccati-型方程给出的确定性系统的有关结论相比,本文所得到的定理具有计算上的优点。     

基于输出反馈的不确定非线性系统模糊鲁棒H_∞控制（英文）

本文针对一类不确定非线性系统,研究了基于输出反馈的模糊鲁棒H∞控制问题.根据模糊T-S模型表征不确定非线性系统,基于状态观测器设计模糊控制器.由线性矩阵不等式和自适应律给出了模糊控制器存在的充分性条件.基于Lyapunov稳定性理论,提出的模糊控制方案在所有闭环信号最终一致有界意义下实现了期望的H∞性能.仿真结果表明了该方案的可行性.本文所提出的模糊跟踪控制器松弛了保守性,避免了匹配条件和上界.与已有的工作相比,本文约简了线性矩阵不等式的维数.     

异步切换下切换时变时滞系统的保成本控制

切换系统是一种重要的混杂系统,由若干子系统及决定子系统之间切换的切换信号组成。在工程应用中,控制器切换与子系统的切换会存在时延,即异步切换。研究了异步切换下的时变时滞系统的保成本控制问题,利用分段李雅普诺夫函数法和平均驻留时间法,得到保成本控制器存在的充分条件,并从线性矩阵不等式的角度,设计了一个异步切换保成本控制器,使得系统具有鲁棒性能。最后,给出了一个数值例子验证提出的方法的有效性。     

异步切换下切换系统的动态输出反馈保成本控制

作为一类重要的混杂系统,切换系统由若干个子系统以及一个协调各子系统之间切换的切换信号构成,在自然科学、工程控制和社会系统等方面有着广泛的应用。在对切换系统的控制问题进行研究时,一般假设子系统和控制器同步运行。然而,在实际工程控制中,控制器的切换相对于子系统的切换存在切换时延,从而产生异步切换。因此,对异步切换下的切换系统研究是十分必要的。针对一类异步切换下切换系统的动态输出反馈保成本控制问题进行了研究。报告了切换系统的研究现状以及异步切换下切换系统的最新研究成果。利用分段李雅普诺夫函数法和平均驻留时间法,得到了使得异步切换下的闭环切换系统稳定的动态输出反馈控制器存在的充分条件。从线性矩阵不等式的角度,提出了异步切换动态输出反馈保成本控制器设计方案,并给出成本上界的优化方法。最后,通过一个数值算例说明了提出的方法的有效性。     

非线性扰动的切换系统的异步控制：模态依赖的平均驻留时间方法

研究了一类具有非线性扰动的切换系统的异步控制问题,异步是指控制器的切换相对于子系统的切换经历时间延迟。利用异步切换系统状态方程的解析解直接研究系统动力学,无需构造任何李雅普诺夫函数。提出了保证闭环系统在模态依赖平均驻留时间(MDADT)方案下指数稳定的充分条件。MDADT意味着每个子系统都有自己的平均驻留时间(ADT),这比ADT更具一般性。此外,利用线性矩阵不等式方法设计了异步切换控制器。最后,通过数值算例说明了该方法的有效性。