Delta算子描述系统的非脆弱H∞滤波器设计

研究了一类Delta算子描述的线性系统非脆弱H_∞滤波问题. 所设计的滤波器具有乘性的滤波器增益变化.采用线性矩阵不等式方法, 给出H_∞滤波器存在的充分条件, 所设计的滤波器在一定的乘性参数变化情况下, 仍能保证滤波误差系统渐近稳定, 且具有一定扰动抑制性能. 数值仿真例子说明了设计方法的有效性.     

离散多智能体系统中分布式事件触发的H∞滤波

研究了具有切换拓扑的离散时间多智能体系统的事件触发H_∞滤波问题.构造了一种新的分布式事件触发控制方案,以确定是否每个智能体应该传输当前采样数据到滤波器,从而有效的节约网络资源.考虑到网络诱导时延的存在,同时利用马尔可夫过程对网络拓扑的切换进行建模,采用事件触发控制方案并结合所提的H_∞滤波器,将分布式滤波误差系统建模成一个具有多时变时延的闭环系统.利用包含多区间上下界信息的Lyapunov-Krasovskii泛函和线性矩阵不等式方法,得到了保证闭环系统实现具有H_∞性能指标渐近稳定性的一些充分条件和H_∞滤波器参数的设计方法.最后,通过两个数值算例说明了该方法的有效性.     

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.     

混合H2/H∞鲁棒控制器设计

在状态空间描述下,定义了混合H₂/H_∞控制的完整信息、完整控制、干扰顺馈、输出估计这4种典型情况.在二次稳定意义上,讨论了混合H₂/H_∞的性能指标,及这4种典型情况的混合H₂/H_∞线性反馈控制器设计,给出了充分必要条件.在典型情况分析的基础上,研究一般意义上的混合H₂/H_∞反馈控制器设计.H₂和H_∞的干扰输入阵及性能评价函数各不相同时的混合H₂/H_∞反馈控制器,与H₂和H_∞控制器设计相似,归结为解两个Riccati方程.但这两个Riccati方程含有参数,最优解要通过搜索这两个参数得到.结果包含了单纯的H₂和H_∞设计,可看作是H₂,H_∞和混合H₂/H_∞的统一设计方法.最后通过一个简单的例子,说明了控制器设计方法的可行性.     

基于模糊观测器的非线性MIMO系统H2/H∞模糊状态反馈控制

研究了非线性系统H₂/H_∞模糊状态反馈控制问题.采用局部线性化方法,用T-S模糊线性模型逼近非线性系统,用模糊观测器重构系统状态.在希望的H_∞干扰抑制约束下,通过最小化H₂控制性能指标,实现了模糊状态反馈次优控制.通过将优化问题转化成2个特征值问题(EVP),应用线性矩阵不等式(LMI)优化方法求解,使问题的求解大大简化.所设计的闭环系统在平衡点是局部二次型稳定的,系统抗扰性能和动态性能均较好.     

基于博弈论的H2/H∞混合控制及其在汽车主动悬架中的应用

文章提出把H₂/H_∞混合控制问题抽象为两个对局者信息不完全情况下的非零和博弈模型.在构造2×2非零和博弈模型中把反映系统鲁棒性能通道和动态性能通道作为参加博弈的两方,以H_∞和H₂控制方案作为两种纯策略,基于纳什谈判解原理设计出求解H₂/H_∞混合控制问题纳什均衡点的一般算法.把该算法应用于汽车主动悬架设计出基于纳什均衡点的H₂/H_∞输出反馈控制器.使用MATLAB进行仿真,仿真结果表明主动悬架系统在保持鲁棒稳定性与获得优化的动态性能指标之间取得平衡.     

网络环境下连续切换系统观测器和控制器设计

研究具有随机时变时滞和系统不确定性的网络化切换控制系统基于观测器的鲁棒H_∞控制器设计问题.首先,采用满足Bernoulli分布的随机序列来描述数据传输过程中的时变时滞现象;然后,在具有平均驻留时间(ADT)的切换信号下,设计基于观测器的控制器,目的是估计系统的状态以及衡量系统对扰动的鲁棒性;最后,基于李雅普诺夫(LKF)方法给出系统均方指数稳定且具有满意的H_∞性能指标的充分条件,并以线性矩阵不等式(LMI)形式给出观测器和控制器的求解方法.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

一类线性切换系统具有H∞性能指标的二次稳定

研究了一类线性切换系统具有H_∞扰动衰减度二次稳定问题.这类线性切换系统由两个子系统组成,并且每个子系统都不是具有H_∞扰动衰减度二次稳定的.利用单Lyapunov函数方法,得到了线性切换系统具有H_∞扰动衰减度二次稳定的充分条件,同时由凸组合系统设计出确保线性切换系统二次稳定且具有H_∞扰动衰减度的切换律.进一步,还给出了线性切换系统具有H_∞扰动衰减度二次稳定的必要条件.最后的仿真实例表明了结论的有效性.     

线性离散时滞重复过程的H∞控制

首先给出了线性离散时滞重复过程的2D(两维)Roesser模型, 采用线性矩阵不等式方法导出了过程稳定并具有H_∞扰动抑制度的一个充分条件. 通过求一个线性矩阵不等式的可行解来构造系统的一个状态反馈H_∞控制器. 进一步, 通过求解一个线性矩阵不等式凸优化问题得到该过程的最优状态反馈H_∞控制器.     

具有域极点配置的混合H2 /H∞ 滤波

解决了具有域极点配置的连续时不变系统的混合H₂ /H_∞ 滤波问题. 通过采用线性矩阵不等式 (LMI)方法描述域稳定性限制、H₂ 和H_∞ 优化, 以建立求解这个问题的总框架. 这个问题的可解性的充分必要条件由一组LMI给出. 最后用一个数字例子来说明所给出的设计方法.     

Fuzzy model‐based fault detection for Markov jump systems

The robust fault detection filter (RFDF) design problems are studied for nonlinear stochastic time‐delay Markov jump systems. By means of the Takagi–Sugeno fuzzy models, the fuzzy RFDF system and the dynamics of filtering error generator are constructed. Moreover, taking into account the sensitivity to faults while guaranteeing robustness against unknown inputs, the H_∞ filtering scheme is proposed to minimize the influences of the unknown inputs and another new performance index is introduced to enhance the sensitivity to faults. A sufficient condition is first established on the stochastic stability using stochastic Lyapunov–Krasovskii function. Then in terms of linear matrix inequalities techniques, the sufficient conditions on the existence of fuzzy RFDF are presented and proved. Finally, the design problem is formulated as a two‐objective optimization algorithm. Simulation results illustrate that the proposed RFDF can detect the faults shortly after the occurrences. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

模型不确定性线性系统的鲁棒故障检测滤波器设计

基于给定的性能指标函数, 将受模型不确定性和范数有界未知输入影响的线性不确定系统的基于观测器的鲁棒故障检测滤波器设计问题归结为H_∞ 优化问题, 并通过选取适当的后置滤波器和观测器增益矩阵, 使产生的残差达到对于未知输入和模型不确定性的鲁棒性与对于故障的灵敏度的最佳均衡. 简例验证了本文提出算法的有效性.     

基于多目标约束的鲁棒故障检测滤波器设计

针对包含未知输入的线性时不变系统,研究了其鲁棒故障检测滤波器设计问题。由于故障信号往往分布在有限频域段内,设计的目标包括使特定有限频域段上的复合性能指标最小化以及满足区域极点配置的要求。一个基于LMI的方法被提出用于解决该设计问题。该方法的优点在于求解过程中可以获取给定有限频域段上的频域指标的真实值,并可求得满足目标的最优解。因此,设计的故障检测滤波器可以获得良好的故障检测性能。一个基于某国产歼击机的设计实例验证了该方法的有效性。     

AN ITERATIVE LMI APPROACH TO RFDF FOR LINEAR SYSTEM WITH TIME‐VARYING DELAYS

This paper deals with robust fault detection filter (RFDF) problem for a class of linear uncertain systems with time‐varying delays and model uncertainties. The RFDF design problem is formulated as an optimization problem by using L₂‐induced norm to represent the robustness of residual to unknown inputs and modelling errors, and the sensitivity to faults. A sufficient condition to the solvability of formulated problem is established in terms of certain matrix inequalities, which can be solved with the aid of an iterative linear matrix inequality (ILMI) algorithm. Finally, a numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

一类关联时滞组合系统的H_∞滤波

针对当输入噪声为有限能量信号时的渐近稳定的线性滤波器的设计问题,基于Lyapunov稳定性理论,结合线性矩阵不等式技术,提出了一类关联时滞组合系统的H_∞滤波器的设计方案,并利用有界实引理给出了滤波器存在的一个充分条件。为了使得滤波器具有良好的稳态性能,考虑了LMI的优化问题。并将滤波器的设计问题转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化求解问题。通过求解一组LMI,可以得到最优滤波器。     

具有随机通讯时延的离散网络化系统的H∞滤波器设计

由于传感器和滤波器是通过有限带宽的网络连接的,因此系统的测量数据经常会出现时延,而且时延是随机的.本文讨论了具有一步随机通讯时延的离散网络化系统的H∞滤波器设计问题.利用线性矩阵不等式方法设计线性滤波器使得滤波误差系统是均方意义下指数稳定并具有给定的H∞性能.滤波器参数通过凸优化技术求解一个线性矩阵不等式得到.数值仿真表明设计方法的有效性.     

Reliable H-infinity filtering for linear systems with sensor saturation

In this paper, a new reliable H-infinity filter design problem is proposed for a class of continuous-time systems with sensor saturation and failures. Attention is focused on the analysis and synthesis problems of a full order reliable H-infinity filter such that the filtering error dynamics is asymptotically stable with a guaranteed disturbance rejection attenuation level γ. It is shown that the filtering error dynamics obtained from the original system plus the filter can be modeled by a linear system with sector bounded nonlinearity. The design conditions are given in terms of solutions to a set of linear matrix inequalities (LMIs). These conditions are then considered in a convex optimization problem with LMIs constraints in order to design an optimal reliable H-infinity filter. A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed results.     

时滞依赖H∞滤波器的有限频故障检测方法

本文研究了线性离散时滞系统的有限频鲁棒故障检测问题.利用故障估计技术,将故障检测滤波器设计问题转化为时滞依赖的H∞滤波器设计问题.本文直接给出刻画有限频故障检测性能的线性矩阵不等式条件,避免因引入加权函数而产生的不准确性.最后,仿真算例表明时滞依赖的有限频故障检测滤波器可以取得比已有结果更好的故障检测性能.     

Generalized l2 synthesis

Introduces a general framework for control design which can be used to solve several open problems in robust and optimal control. These include systems subject to independently norm-bounded disturbances, robust stability for systems subject to “element by element” bounded structured uncertainty, certain classes of robust performance problems, and systems subject to deterministic white noise disturbances. This is achieved by combining concepts such as H-infinity optimization, linear matrix inequalities, and integral quadratic constraints. Necessary and sufficient conditions for the general problem to have a solution are in terms of a computationally attractive finite-dimensional linear matrix inequality     

线性不确定系统的H∞状态反馈鲁棒重复控制

现有的重复控制设计不能同时优化低通滤波器的参数和重复控制器的参数.我们在设计重复控制系统以控制线性不确定对象时,解决了这个问题.首先,引入状态反馈以保证闭系统的鲁棒稳定性,把重复控制器设计问题转化为H∞状态反馈增益的设计问题.为获得低通滤波器最大转折频率,进一步将设计问题转化为基于线性矩阵不等式约束的凸优化问题.提出了一种迭代算法,用以计算低通滤波器的最大转折频率和H∞状态反馈增益.在保证系统鲁棒稳定性的同时,获得最高控制精度的重复控制器和低通滤波器的参数组合.该方法与已有方法比较,它的结果容易验证和求解,因而更适合于实际应用.最后,通过数值实例验证了本文所提方法的有效性.