非线性时滞系统鲁棒L2控制器设计

本文针对带有不确定性的非线性时滞系统,基于系统耗散的定义,讨论了其鲁棒L2控制器设计问题,通过设计一个新的李雅普诺夫泛函,得到了系统稳定且满足耗散的充分必要条件,在此基础上设计满足L2性能指标的控制器,所得结果通过线性矩阵不等式给出.     

一类非线性时变系统的鲁棒输出跟踪控制

研究一类具有非匹配不确定性的非线性时变系统的鲁棒状态反馈输出跟踪控制器设计问题。通过引入非线性时变系统的相对阶将系统输入输出线性化,然后设计出一种基于标称系统和不确定性上界的连接型鲁棒输出跟踪控制器,利用该方案设计的控制器可保证整个闭环系统是一致有界稳定的,且闭环输出可以渐近跟踪期望的轨迹。     

四旋翼无人机鲁棒自适应姿态控制

 四旋翼无人机的姿态控制是自主飞行控制的核心,针对四旋翼姿态易受外界环境干扰和内部参数摄动等不确定性影响的问题,设计了一种鲁棒自适应反步控制器,以提高四旋翼的鲁棒性。建立了四旋翼完整的姿态运动模型,并将其转化为含有广义不确定性的多输入多输出非线性系统。根据该系统满足严格反馈的结构特点,设计了反步控制器; 针对系统中存在的外部干扰和内部参数摄动等不确定性,引入了一类鲁棒自适应函数来抵消该不确定性对系统的影响; 采用非线性跟踪微分器估计虚拟控制量的微分信号,减小了反步控制器设计中普遍存在的“计算膨胀”问题; 通过构造Lyapunov 函数证明闭环系统是稳定且指数收敛的。仿真结果表明,所设计控制器具有良好的控制效果和鲁棒性。     

一类不确定非线性大系统的分散鲁棒控制器设计

基于Backstepping方法，设计了一类具有不确定性扰动和不确定性关联项的非线性大系统的分散鲁棒稳定控制器。非线性大系统的关联项为时变有界非线性函数且不确定性扰动以仿射非线性方程的形式引入。为了提高系统的控制效果。将：Backstepping递推设计方法与L2增益控制相结合，所设计的分散鲁棒控制器不仅使每个子系统的状态向量跟踪一个指定的期望轨迹。而且还使系统的不确定性干扰具有L2增益控制。     

电液负载模拟器的自适应滑模控制方法

针对电液负载模拟器存在的系统非线性、不确定性和强干扰的控制难点,设计了自适应滑模控制方法.设计积分滑模以降低控制器对期望跟踪轨迹高阶导数的要求;设计动态滑模算法抑制抖振;采用小脑模型关节控制器(CMAC)在线学习系统不确定性以降低控制器参数设计的保守性.设计了自适应滑模控制律,给出了CMAC神经网络权值调整算法,证明了控制器的稳定性,以确保系统稳定且输出跟踪误差渐近收敛于零.仿真结果证明了控制策略的有效性.     

基于观测器的时滞系统鲁棒控制器的设计

研究了一类不确定时滞系统基于观测器的鲁棒镇定问题,系统的不确定性时变未知且范数有界,目的是设计状态观测器和线性无记忆观测状态反馈控制器,使其能够镇定一类状态和控制输入不确定性时滞系统。基于Lyapunov稳定性理论,采用线形矩阵不等式这一有效工具,给出了系统基于观测状态反馈鲁棒镇定的充分条件,并且利用线形矩阵不等式的解构造了使得系统鲁棒稳定的基于观测状态反馈控制器,所得结果与时滞相关,从而相对减弱了控制器设计的保守性。数值算例表明了所提出的设计方法的有效性。     

基于Backstepping设计的不确定非线性系统的预测控制

本文的目的是针对一类带有不确定性的单输入单输出的仿射非线性系统,设计一种非线性预测控制器.用反步设计思想获得具有待定参数的控制器表达式,然后用预测控制在线优化获得控制器的参数.用这种方法设计的控制器更易使闭环系统稳定,且闭环系统具有良好的动态特性.连续发酵过程的仿真结果也验证了控制器是有效的.     

不确定非线性系统自适应鲁棒控制器设计

针对一类含不确定参数且存在未知扰动的非线性系统,设计了一种新型的自适应鲁棒控制器。用反演设计思想获得具有待定系数的控制器表达式,用BP神经网络自适应调节控制器的参数。仿真结果表明该控制器对系统参数的不确定性和未知扰动具有一定的鲁棒性,并能保证闭环系统全局稳定。     

汽轮发电机主汽门开度非线性鲁棒控制

由于外界干扰以及各种故障的影响, 电力系统的结构并不是不变的, 因此其中的一些重要参数, 如输电线路电抗等, 总是包含某种不确定性. 针对含有参数不确定性的汽轮机调速系统, 使用自适应逆推方法及Lyapunov方法设计了非线性鲁棒汽门控制器, 基于该方法的设计, 设计过程系统、简明, 且不必对原系统进行线性化, 通过对单机无穷大系统的仿真表明了该控制器的有效性.     

具有大不确定性对象的分层切换控制方法

针对大模型不确定性对象的控制问题,提出了一种基于鲁棒控制理论的多模型分层切换控制方法.为减少覆盖不确定性需要的模型数量,采用多个乘性不确定模型来描述对象,并应用LMI方法设计控制器集合.考虑鲁棒控制中常用系统增益来度量不确定性,设计了一种基于不确定性增益估计的切换指标函数,并据此将控制器集合中合适的控制器连接到反馈回路中.理论分析表明系统BIBO稳定,且具有一定的扰动抑制能力.仿真实验结果验证了控制方法的有效性.     

Linear,parameter-varying control of a supercavitating vehicle

A systematic approach to parameter-dependent control synthesis of a high-speed supercavitation vehicle (HSSV) is presented. The aim of the control design is to provide robust reference tracking across a large flight envelope, while directly accounting for the interaction of liquid and gas phases with the vehicle. A nonlinear dynamic HSSV model is presented and discussed relative to the actual vehicle. A linear, parameter-varying (LPV) controller is synthesized for angle rate tracking in the presence of model uncertainty. The control design takes advantage of coupling in the governing equations to achieve improved performance. Multiple LPV controllers synthesized for smaller overlapping regions of the parameter space are blended together, providing a single controller for the full flight envelope. Time-domain simulations implemented on high-fidelity simulations, provide insight into the performance and robustness of the proposed scheme.     

Linear quadratic regulation of systems with stochastic parameter uncertainties

In this paper, we develop a theoretical framework for linear quadratic regulator design for linear systems with probabilistic uncertainty in the parameters. The framework is built on the generalized polynomial chaos theory. In this framework, the stochastic dynamics is transformed into deterministic dynamics in higher dimensional state space, and the controller is designed in the expanded state space. The proposed design framework results in a family of controllers, parameterized by the associated random variables. The theoretical results are applied to a controller design problem based on stochastic linear, longitudinal F16 model. The performance of the stochastic design shows excellent consistency, in a statistical sense, with the results obtained from Monte-Carlo based designs.     

结构不确定线性时滞系统的鲁棒控制

讨论具有结构不确定性时滞系统的稳定化鲁棒控制器设计问题.给出使其闭环系统渐近 稳定的无记忆线性状态反馈控制律.文中例子表明,该结论比已有结果保守性小.     

Resilient H∞ Control Design for Discrete‐Time Uncertain Linear Systems: An Auxiliary System Transformation Approach

This paper studies the resilient (non‐fragile) H∞ output‐feedback control design for discrete‐time uncertain linear systems with controller uncertainty. The design considers parametric norm‐bounded uncertainty in all state‐space matrices of the system, output and controller equations. The paper shows that the resilient H∞ output‐feedback control problem is equivalent to a scaled H∞ output‐feedback control problem of an auxiliary system without any system or controller uncertainty. Using the existing optimal H∞ design to solve the auxiliary system, the design guarantees that the resultant closed‐loop systems are quadratically stable with disturbance attenuation γ for all admissible system and controller uncertainties. A numerical example is given to illustrate the design method and its benefits.     

一类线性不确定组合系统的输出反馈分散输出跟踪控制

讨论了线性不确定组合系统的鲁棒分散输出渐近跟踪问题.基于Lyapunov方程正 定解的存在性,给出了输出反馈跟踪控制器的设计方法.对于系统中所有允许的不确定性,所 设计的控制器均使系统的输出渐近跟踪所给定的参考信号,同时系统的状态保持有界.     

不确定时滞线性系统的采样控制

采样控制作为一种数字控制的直接设计方法,近年来引起了广泛的重视,目前采样控制不易处理模型的不确定性和时滞,本语文给不确定时滞系统的采样控制算法,结果表示为一些矩阵不等式,并给中用ＬＭＩ求解的迭代算法。     

Probabilistic Robust Linear Parameter-varying Control of a Small Helicopter Using Iterative Scenario Approach

In this paper, we present an iterative scenario approach (ISA) to design robust controllers for complex linear parameter-varying (LPV) systems with uncertainties. The robust controller synthesis problem is transformed to a scenario design problem, with the scenarios generated by identically extracting random samples on both uncertainty parameters and scheduling parameters. An iterative scheme based on the maximum volume ellipsoid cutting-plane method is used to solve the problem. Heuristic logic based on relevance ratio ranking is used to prune the redundant constraints, and thus, to improve the numerical stability of the algorithm. And further, a batching technique is presented to remarkably enhance the computational efficiency. The proposed method is applied to design an output-feedback controller for a small helicopter. Multiple uncertain physical parameters are considered, and simulation studies show that the closed-loop performance is quite good in both aspects of model tracking and dynamic decoupling. For robust LPV control problems, the proposed method is more computationally efficient than the popular stochastic ellipsoid methods.      

线性时滞系统的状态观测器设计及其分离性讨论

根据控制和观测间的对偶性，论证了“通过对偶系统控制器的设计来获得线性时滞系统的状态观测器”这一方法的可行性，并就一工业实例作了计算机仿真。另外，对含状态观测器、并具线性状态估计值反馈结构的闭环系统的分离性作了探讨。     

Decentralized H controller design for composite systems: Linear case

This paper considers the problem of decentralized H controller design via measurement feedback for linear composite systems. Two decentralized controller design procedures are presented in terms of positive definite solutions to modified algebraic Riccati inequalities. The resulting controllers guarantee closed-loop stability and an H -norm bound on disturbance attenuation. A numerical example is given to illustrate the design procedures.     

不确定离散系统的最优保性能控制*

对一类具有范数有界时变参数不确定性的离散时间线性系统和一个二次型性能指标,研究其最优保性能状态反馈控制律的设计问题。