一种新的H~∞─优化方法：梯度方法

提出一种灵活、有效的Ｈ∞－优化方法：梯度方法．利用Ｈ∞－范数与状态空间实现的关系，定义了目标函数ρ（ε，Ｆ），ρ（ε，Ｆ）与Ｈ∞－范数之间的关系是：分析了ρ（ε，Ｆ）的可微性，并给出了ρ（ε，Ｆ）／Ｆ的具体表达式以及使ρ（ε，Ｆ）极大化的梯度方法，从而导致的极小化．实例表明，梯度方法能有效地使ρ（ε，Ｆ）上升，并收敛于驻点或终止于不可微点．     

优化H-范数的新技术与鲁棒设计

本文提出了一种全新的Ｈ∞－优化方法：梯度方法。这种优化方法非常灵活，适用范围极广，可用于对系统矩阵中的一般参数进行优化选择，可将Ｈ∞－范数与其它范数加权，构成复合的目标函数，还可处理极点配置等限制条件下的Ｈ∞－优化问题。梯度方法的主要思想就是通过与Ｈ∞－范数直接相关的Ｈａｍｉｌｔｏｎ矩阵定义目标函数ρ（ε，ｐ）具有ｌｉｍρ（ε，ｐ）＝１／‖Ｔ（ｓ，ｐ）‖∞。其中ｐ可为系统矩阵中的任何可变参数。ρ（     

通过传递函数的状态空间实现求H∞-范数

本文揭示了传递函数的H∞-范数与其状态空间实现之间非常重要的关系,并通过这种 关系得出了一种求H∞-范数的简单方法.     

优化H_∞－范数的新技术与鲁棒设计

本文提出了一种全新的Ｈ∞－优化方法：梯度方法．这种优化方法非常灵活，适用范围极广，可用于对系统矩阵中的一般参数进行优化选择，可将Ｈ∞－范数与其它范数加权，构成复合的目标函数，还可处理极点配置等限制条件下的Ｈ∞－优化问题．梯度方法的主要思想就是通过与Ｈ∞－范数直接相关的Ｈａｍｉｌｔｏｎ矩阵定义目标函数Ｐ（ε，Ｐ），具有ｌｉｍＰ（ε，Ｐ）＝１／（Ｓ，Ｐ）∞．其中Ｐ可为系统矩阵中的任何可变参数．ｐ（ε，ｐ）对ｐ的导数可以求出，因而可用梯度方法极大化ｐ（ε，ｐ），从而极小化Ｔ（Ｓ，ｐ）∞本文用此方法对结构式不确定系统进行鲁棒设计，并带有极点配置的约束．实例显示，梯度方法的效果很好．     

状态反馈系统的H∞低敏感性的设计*

本文用状态空间方法对状态反馈系统进行H~∞低敏感设计。利用H~∞范数与系统状态空间实现的关系,将极点固定条件下的状态反馈系统的H~∞控制问题转化为时域上的鲁棒性问题,并由此提出了反映H~∞范数的目标函数。该目标函数为反馈矩阵F与闭环系统矩阵A+BF的特征向量矩阵V的函数。在极点固定的限制条件下,P与V可通过—R~(m×a)→R~(m×a)的映射参数化为—U∈R~(m×a)的函数。这样,目标函数为U的泛函,并且аJ/аU可以求出。因此,可用梯度法优化J,从而使H~∞范数降低。在梯度法优化中,每项迭代只须求解2n个n阶代数方程,与传统的H~∞方法求解Riccati方程相比,要简单许多。实例说明,梯度法收敛速度较快,优化效果良好。     

有限时间H∞控制系统设计的精细积分方法

按照结构力学与最优控制的模拟理论,H∞状态反馈控制系统的最优H∞范数γo p可以通过求广义Rayleigh商的最小本征值得到.利用精细积分法和扩展的Wittrick-Williams(W-W)方法,可以求解有限时间H∞状态反馈控制的Riccati微分方程,并确定其最优H∞范数γo p,实现控制系统的设计.在此基础上,闭环H∞控制系统状态方程的解也可以由精细积分法计算,虽然对于有限时间H∞状态反馈控制来讲,这是一个变系数线性微分方程组.从而实现了H∞状态反馈控制系统初值响应的仿真,可为评价系统性能指标提供参考.     

非线性摄动离散系统H∞鲁棒控制

对于具有非线性摄动的离散系统,提出了H∞鲁棒控制问题.应用离散系统H\-∞范数与Riccat不等式的关系,给出了考虑具有不确定非线性摄动离散系统的H∞鲁棒性能设计准则,以此,给出了对于这样的被控对象的反馈控制器设计方法.     

硬盘驱动器系统的DOBC与H_∞复合控制方法

针对影响硬盘驱动器(HDD)性能的2大主要因素-由硬盘驱动系统引起的干扰和磁头组件中挠性扁电缆引起的扭矩非线性干扰,提出HDD的磁头传动机构-音圈马达(VCM)的DOBC与H∞的复合控制方法.来自硬盘驱动系统的干扰可分为重复性干扰和非重复性干扰.其中的重复性干扰可以和挠性扁电缆引起的扭矩非线性干扰共同看成是VCM输入通道中的干扰,可由动态子系统生成,并用DOBC抵消.非重复性干扰可以和未建模动态、参数和结构的不确定性引起的建模误差、外部扰动共同看成是满足2范数有界的外干扰,并用H∞来抑制.通过将DOBC与H∞控制方法相结合,闭环系统在没有干扰信号时渐近稳定,在有干扰信号时满足H∞控制性能指标.通过IBM硬盘驱动器(DMDM-10340型)的仿真验证了该方法的有效性.     

非线性摄动离散系统H_∞鲁棒控制

对于具有非线性摄动的离散系统 ,提出了H∞ 鲁棒控制问题 .应用离散系统H∞ 范数与Riccat不等式的关系 ,给出了考虑具有不确定非线性摄动离散系统的H∞ 鲁棒性能设计准则 ,以此 ,给出了对于这样的被控对象的反馈控制器设计方法 .     

模糊奇异摄动系统H∞滤波

针对一类非线性奇异摄动系统,建立基于T-S模糊模型的模糊奇异摄动系统模型,通过Lyapunov方法和Schur补定理,研究其H∞滤波问题.将系统H∞滤波器设计归结为求解一组与摄动参数ε无关的线性矩阵不等式,从而避免由ε引起数值求解的病态问题.所获得的滤波器使闭环系统渐近稳定并能达到给定的H∞性能指标.该方法适用于标准和非标准非线性奇异摄动系统,仿真实例表明了所提出方法的有效性.     

参数γ对H∞控制系统动态特性的影响

鲁棒控制系统的H∞范数代表了这个系统的抗干扰性能指标,本文通过实例研究了H∞范数γ的取值对控制系统动态特性几个方面的影响,包括对系统初值扰动响应特性、系统干扰抑制效果以及对闭环系统H∞范数的影响.由于H∞范数只是反映控制系统某一方面的性能指标,当它趋向于最小值时,系统的其它各项重要的性能指标(例如H2范数和动态响应特性等)往往不一定令人满意.文中的计算结果表明,H∞范数最优值几乎是系统其它动态性能指标变化的一个转折点,当设计参数γ在其最小值γopt附近变化时,引起其它性能指标的变化非常剧烈.这些结果同时表明综合考虑系统的各项性能指标以选取合适的γ值尚需进一步的讨论.     

范数有界型参数不确定性系统的概率鲁棒H∞控制方法

利用确定性鲁棒控制方法对参数摄动的最坏情况进行研究,设计出的控制器具有较大的保守性和较高的控制成本.针对这一问题,建立范数有界型参数不确定性系统模型,分析系统性能的置信概率与参数不确定性随机向量的范数边界之间的关系,提出一种基于概率估计的鲁棒H∞控制方法,该方法能以有限的迭代步数给出一个与系统性能置信概率相关的鲁棒H∞控制器的可行解.最后通过仿真实例验证了所提出方法的有效性.     

基于 LMI 的广义系统混合H2/ H∞优化控制

研究了广义线性系统的混合H2／H∞状态反馈优化控制问题。设计一个混合H2／H∞状态反馈控制器，在满足闭环系统的容许性及H∞范数界的同时使得H2范数极小。利用线性矩阵不等式(LMI)方法得到该控制器存在的一个充分条件，并且给出闭环系统H2范数的极小上界。     

基于H∞范数优化的干扰观测器的鲁棒设计

研究干扰观测器的鲁棒优化设计方法, 应用H∞范数定义干扰观测器的优化性能评价函数, 把低通滤波器的设计问题转换为H∞闭环回路成形问题. 通过适当处理相对阶次条件等约束, 把带有约束的回路成形问题转换成无约束的H∞标准问题, 然后利用H∞标准问题的求解算法设计滤波器. 此外, 探讨了性能与频率加权函数的关系, 并在此基础上提出了加权函数的选取方法. 实验结果证明该方法设计简单, 且具有最优性和系统性.     

非最小相位不稳定对象的鲁棒最优模型匹配

研究了单输入单输出(SISO)线性时不变系统的鲁棒最优模型匹配问题.采用二自 由度的控制器,对于被控对象具有乘性摄动时,充分考虑控制器的自由参数,将问题转化成有 约束的H∞控制问题,使闭环系统既是H∞范数意义下的最优模型匹配,又具有更大的鲁棒稳 定性.最后,通过解两个H∞范数的最优内插问题,给出了一种新的设汁方法来确定控制器的 参数.该方法简单、直接,对非最小相位系统和不稳定系统均适用.     

状态滞后线性系统的H∞状态反馈控制器

利用LMI(线性矩阵不等式)的方法, 首先给出了一般的状态滞后自治系统内稳定且具有H∞范数界的一个充分条件. 并由此得到了一般的状态滞后系统H∞问题有解的一个充分条件, 通过解LMI可以获得控制器的解. 最后举例说明方法的正确性.     

线性控制系统窗口频域分析与设计

针对局部频率范围提出了窗口H∞范数的新概念,指出传统H∞范数是窗口H∞.范数的特例.利用GKYP引理证明了广义界实定理,研究了线性控制系统在窗口频域的性能分析问题.基于近似模型匹配原则和广义界实定理,将控制器设计问题转化为窗口H∞范数优化问题.仿真实例表明,窗口H∞范数适于窗口频域的线性控制系统分析和设计.     

基于H∞理论的关联大系统分散鲁棒控制

基于H∞理论提出了关联大系统分散鲁棒控制的一种新的设计方法.得到的控制器不但 使闭环系统渐近稳定,而且能使闭环系统从扰动输入到被控输出的传递矩阵的H∞范数小于 某个给定的扰动变小常数,并对系统参数的不确定性具有鲁棒性.     

利用H∞范数的最优异步自学习控制频域方法

利用H∞范数对异步自学习控制系统进行了深入的研究.基于用H∞语言重新改写的问 题提法,给出了四个引理与一个定理的严格证明,得到了渐近稳定时控制器存在的一个充分条 件,并给出了计算实例.     

一类不确定关联时滞大系统的分散H∞ 控制器设计—LMI方法

研究了一类具有N×N个任意未知常时滞和具有范数有界时变不确定的线性连续大系统的分散鲁棒H∞状态反馈控制器设计问题,基于线性矩阵不等式方法得到了一个使该系统存在无记忆H∞状态反馈控制器的充分条件,最后通过一个数值例子来说明分散H∞状态反馈控制器的设计.