基于LMI的奇异不确定时滞系统鲁棒保成本控制

针对一类奇异不确定时滞系统的鲁棒保成本控制,假定其中的不确定性是范数有界,采用基于线性矩阵不等式（LMI）和构造适当的Lyapunov泛函相结合的方法,给出了系统的鲁棒保成本状态反馈控制器存在的条件。通过求解相应的线性矩阵不等式就可得到鲁棒保成本控制,所设计的保成本控制器对所有容许的不确定性不仅使得相应的闭环系统达到二次稳定,也能保证闭环成本函数不超过一个确定的界。通过数值算例及仿真验证了所给方法的有效性。     

具有不确定参数的混沌系统的模糊保代价控制

研究了具有不确定参数混沌系统的稳定模糊保代价控制问题。采用T-S模糊模型描述混沌非线性系统，对具有范数有界，时变参数不确定性的混沌系统，得到了存在稳定模糊保代价控制器的充分条件。并推算出了相应的线性矩阵不等式(LMI)形式。     

非线性系统的最优模糊保代价控制及在永磁同步电动机混沌系统中的应用

研究了具有不确定参数非线性系统的稳定最优模糊保代价控制问题。采用T-S模糊模型描述非线性系统，对具有范数有界，时变参数不确定性的非线性系统，得到了存在稳定最优模糊保代价控制器的充分条件，并推算出了相应的线性矩阵不等式(LMI)形式。建立了永磁同步电动机混沌系统的T-S模型，采用最优模糊保代价控制器进行控制，针对不含参数不确定性和含有参数不确定性两种情况进行仿真研究，均得到满意的控制效果。     

传感器增益故障下鲁棒可靠控制

针对电力系统中传感器发生增益故障情况下,一类参数不确定离散时滞系统的静态输出反馈保成本可靠控制器设计问题。系统中的参数不确定性满足广义匹配条件。根据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,分别给出了含有时滞记忆和无时滞静态输出反馈保成本鲁棒可靠控制律的存在条件。通过求解一组线性矩阵不等式,可以得到使得闭环保成本上界最小的鲁棒可靠控制器。最后通过电力系统仿真示例说明所提出方法的正确性。     

一类切换T-S型模糊系统二次镇定保成本控制

针对一类不确定切换T-S型模糊系统,对保成本鲁棒控制问题进行了研究。利用单Lyapunov函数法,给出了混杂状态反馈保成本控制器的设计方案,使得闭环系统对所有允许的不确定性,在所设计的混杂状态反馈控制器下是二次稳定的,应用线性矩阵不等式的可解性给出闭环系统二次稳定的充分条件,同时给出了二次型成本函数的一个上界。模型中的每个切换系统的子系统是不确定模糊系统,取常用的平行分布补偿PDC控制器,主要条件以凸组合的形式给出,具有较强的可解性。仿真结果验证了所设计方法的有效性。     

基于模糊Lyapunov函数的机炉协调跟踪控制器设计

针对火力发电机组具有强非线性,现场运行中存在参数变动等特点,提出了一种基于机炉协调系统的T-S模糊模型进行鲁棒跟踪控制器设计的方法。首先针对一个锅炉—汽轮机模型中存在的非线性项,利用替换拆分方法,并考虑了参数变动因素,建立了系统的T-S模糊不确定参数模型。然后利用并行分配补偿方法设计模糊控制器,基于模糊Lyapunov函数进行控制系统的稳定性分析,借助线性矩阵不等式方法(linear matrix inequalities,LMI)将稳定性判据转换成凸优化问题,得到了宽松的系统保性能稳定跟踪控制率。最后将所设计的控制器用于机炉协调系统的跟踪控制,通过对比验证,证明了所提方法的有效性。     

永磁同步电机混沌系统鲁棒非脆弱模糊H∞控制

为了探讨一类具有不确定参数的非线性系统T-S模糊模型,采用并行分布补偿策略,设计了两种带有不确定控制增益的模糊控制器。利用Lyapunov稳定性理论和矩阵理论,采用线性矩阵不等式(LMI)的处理方法,给出了存在非脆弱模糊控制器且满足鲁棒H∞性能指标的充分条件。用满足这一条件的控制器来控制永磁同步电机(PMSM)混沌系统,选择实际中可行的交轴电压作为控制变量,使系统不仅对控制增益的变化有非脆弱性,而且当系统存在扰动时,该控制器设计方法也能很好的抑制干扰。     

线性时滞不确定连续系统的鲁棒容错控制研究

以线性不确定时滞系统为模型,应用李雅普诺夫稳定性理论和LMI工具箱,采用状态反馈控制器设计连续系统的容错控制器,研究了线性不确定时滞连续系统的状态反馈鲁棒稳定问题.给出了系统在执行器失效情况下渐近稳定的充分条件及相应的状态反馈鲁棒容错控制器的设计方法,仿真结果验证了该方法的可靠性和有效性.     

线性时滞系统的鲁棒广义H2弹性控制

研究了系统被控对象存在不确定性,同时控制器也存在摄动的控制问题,采用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,以一组LMI形式给出了控制器存在的充分条件,并给出了弹性控制器的设计方法。仿真实例表明,该方法提高了时滞系统的广义H2控制的鲁棒性,验证了所提出方法的有效性。     

时滞相关滑模L2-L∞控制非线性不确定系统

针对一类非线性不确定时滞系统,依据变结构控制理论,设计了时滞相关滑模控制器使系统状态到达并保持在预先设计的比例-积分型滑模面上。在此基础上设计了无记忆L2-L∞状态反馈控制器,应用线性矩阵不等式方法,给出了系统滑动模态鲁棒渐近稳定且具有L2-L∞扰动衰减水平γ的时滞相关充分条件。应用锥补线性化方法将非凸可行性求解问题转化为受线性矩阵不等式约束的序列最小化问题。结合数值实例,通过时滞相关滑模控制器使系统状态稳定在给定的滑模面,应用Matlab中的LMI（Linear Matrix Inequation）工具箱求解得到了状态反馈控制器,并应用该状态反馈控制器使系统滑动模态鲁棒渐近稳定,且具有L2-L∞扰动衰减水平γ,证实了该方案的可行性。     

Nonlinear excitation control of a synchronous generator with implicit terminal voltage regulation

The objective of this paper is to design nonlinear excitation controllers for single-machine infinite-bus power systems. Because of the nonlinear nature of such systems, nonlinear controllers are more effective in providing larger stability margins than their linear counterparts. To take advantage of well-developed linear control techniques, the concept of feedback linearization is used. A characterization of the region over which the linearizing state transformation is guaranteed to be diffeomorphic is provided. Also, a new formulation for the linear controller design is provided to solve the problem of the terminal voltage regulation. Simulation results of a single-machine infinite-bus power system indicate that in the presence of major disturbances the proposed controller outperforms existing linear and nonlinear controllers in maintaining the system's stability, in damping the rotor angle oscillations, and in reaching the desired performance during postfault operations.     

离散非线性大系统的非脆弱H_∞保性能控制

针对一类用T-S模糊模型描述的不确定离散非线性大系统,研究了其鲁棒非脆弱H_∞保性能模糊控制问题.基于Lyapunov稳定理论,得到一种通过状态反馈实现的非脆弱H_∞保性能模糊控制器.该模糊控制器能保证闭环系统稳定和一定的二次型性能指标上界,同时具有H_∞下的干扰抑制作用.数值例子仿真表明了该设计方法的有效性.     

Delta算子不确定系统的最优保性能控制

研究了Delta算子描述下的具有范数有界参数不确定线性系统的最优保性能控制律的设计问题．运用线性矩阵不等式，首先证明了保性能控制律的存在的充分必要条件，然后用一个线性矩阵不等式的可行解给出了所有保性能控制律的一个参数化的表示．在此基础上，通过建立和求解一个凸优化问题，给出了最优保性能控制律的设计．最后，用一个例子验证了给出方法的可行性．     

不确定互联电力系统的分散鲁棒控制

针对不确定互联电力系统,提出了一种分散鲁棒输出反馈控制器的设计方法.为了使参数不确定性符合工程实际和简化控制器的求解,引入数值界的形式对不确定性进行描述.该方法将控制器的设计归结为一组矩阵不等式的求解问题,采用同伦迭代算法,通过固定不同的变量,将非线性矩阵不等式转化为两组线性矩阵不等式并交替求解.仿真结果表明所获得的控制器使得互联电力系统鲁棒稳定,阻尼转矩充足,满足给定的性能指标,并且具有良好的抑制大扰动的能力.     

Model reference adaptive control for nonlinear switched systems under asynchronous switching

In this paper, the problem of model reference adaptive control for nonlinear switched systems with parametric uncertainties is investigated. Asynchronous switching between subsystems and adaptive controllers is also considered. Firstly, a state feedback adaptive controller is designed. Then, sufficient conditions ensuring the global practical stability of the error switched system with average dwell time are proposed. The boundedness of all signals in the closed‐loop system is guaranteed by the proposed adaptive controller. Finally, a practical example is given to demonstrate the validity of the main results. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Suboptimal control for nonlinear slow-fast coupled systems using reinforcement learning and Takagi–Sugeno fuzzy methods

In this article, by using singular perturbation theory, reinforcement learning (RL), and Takagi–Sugeno (T-S) fuzzy methods, a RL-fuzzy-based composite suboptimal control method is proposed for nonlinear slow-fast coupled systems (SFCSs) with unknown slow dynamics. First, the SFCSs is decomposed into slow and fast subsystems and the original optimal control problem is reduced to two subproblems. Then, for the slow subsystem, a nonlinear coordinate transformation is introduced to transform the nonquadratic slow utility function into the quadratic form. Unmeasurable virtual slow subsystem state is reconstructed by the state measurements of original system and slow controller design algorithm is proposed in the framework of RL by utilizing the actor-critic neural networks to approximate the controller and cost function. For the fast subsystem, T-S fuzzy model is established and state measurements of the original system are exploited to reconstruct the unmeasurable fast subsystem state. Fast controller is designed with the approach of parallel distributed compensation. The obtained slow and fast controllers form the composite suboptimal controller for the original SFCSs. Considering the state reconstruction error, convergence of the slow controller design algorithm, suboptimality of the composite controller, and stability of the closed-loop SFCSs are analyzed. Finally, the effectiveness of our proposed method is illustrated by examples.     

输入受限的非线性系统模型预测控制

基于模糊T—S模型对输入受限的非线性离散系统,提出了模型预测控制,导出了预测控制性能指标上界,将稳定性约束、输入约束变换成容易求解的线性矩阵不等式(LMIs)形式。采用了状态反馈控制器和并行补偿分布控制器(PDC),基于李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法给出滚动时域优化的充分条件,证明了闭环系统的稳定性。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

Sampled‐data adaptive control of a class of nonlinear systems

The paper considers the discrete‐time implementation of a class of backstepping adaptive controllers for uncertain nonlinear systems in the parametric strict‐feedback form. The stability of the resultant sampled‐data system cannot be guaranteed when the direct discretization of the continuous‐time backstepping controller is applied to the same system via a sampling and hold device. Therefore, the paper has presented a sampled‐data control scheme which involves first modifying the existing continuous‐time controller and then discretizing it using the forward Euler method. It has been shown that the proposed control guarantees in a semi‐global sense the boundedness of all the variables of the overall sampled‐data system under some conditions. Particularly, the state of the nonlinear system to be controlled can converge to any arbitrarily small neighbourhood of the origin. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.