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.     

时延网络化控制系统的H2/H∞混合控制

针对存在多步随机传输时延的网络化控制系统模型 ,研究了其随机稳定性及H₂/H_∞混合控制问题 .在一定的系统通信控制模式下 ,网络传输时延可以建模为一个马尔可夫随机过程 ,通过增广系统状态的方法将原系统转化为一个具有随机跳变系数的离散系统 ,同时通过建立随机跳变Lyapunov函数 ,构建了满足系统随机稳定的H_∞次优和H₂/H_∞混合控制状态反馈控制器 .该控制器可通过求解一组耦合的矩阵不等式而得 .     

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.     

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.     

H2/H∞保性能控制理论在静止无功发生器控制中的应用

利用H₂/H_∞保性能控制理论和直接反馈线性化, 给出了单机无穷大系统中, 具有参数摄动的静止无功发生器(STATCOM)的非线性控制模型. 使用MATLAB软件得出H₂/H_∞保性能控制律, 表示为线性矩阵不等式(LMI).在扰动及参数摄动的条件下进行了仿真. 结果表明这种控制方法同时具有鲁棒性和最优性能, 降低了单纯H_∞控制方法的保守性, 提高了电力系统的稳定性, 并满足电压精度的要求.     

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.     

离散时间系统混合l1/H∞-控制问题

研究MIMO离散时间系统混合l₁/H_∞控制问题. 通过引入辅助优化问题, 证明了目标优化值关于约束H_∞指标的连续依赖性及其辅助问题最优化解的存在性, 同时证明了辅助优化问题的截断序列问题解的收敛性, 且其极限为混合l₁/H_∞_控制优化的辅助问题的最优化解. 还给出了优化目标值的上下界逼近.     

离散系统方差约束鲁棒H2/H∞滤波的新算法

考虑带有稳态误差方差约束的线性受扰系统的鲁棒H₂/H_∞滤波问题.引入了广义逆矩阵,提出了一个新的算法.通过直接解两个Riccati方程后,获得滤波器,并且同时满足3个性能要求:滤波过程是渐近稳定的;每个状态的稳态估计误差方差不超过规定的上界;从外部噪声输入到误差状态输出的传递函数的H_∞范数满足规定的上界.一个数字例子说明了这种设计方法的有效性.     

离散H∞滤波系统最优范数计算的特征值算法

基于Riccati方程解的存在条件,建立了离散系统H_∞滤波问题的最优范数γopt与相关的Hamiltonian差分方程一阶特征值,以及矩阵广义特征值问题一阶特征值之间的对应关系.根据这一关系可以用求解特征值问题的算法计算最优H_∞范数.由于仅需计算一阶特征值,所以可用扩展Wittrick-Williams算法求解这一问题.     

MIMO离散时间系统混合l1/H2控制

研究了MIMO(多输入多输出)离散时间系统的混合l₁/H₂优化问题,该问题可描述为最优化一个传递函数矩阵的l₁范数同时保证另一个传递函数矩阵的H₂范数满足预定的指标.研究了最优目标函数值关于H₂范数指标的连续性.证明了MIMO系统混合l₁/H₂控制问题最优解的存在性.由于基于标定-Q(scaled-Q)方法求解MIMO混合l₁/H₂问题,避免了进行零点插值运算的困难.通过求解有限维非线性规划问题可得到最优目标值的收敛的上下界.     

Design of mixed H-two/H-infinity optimal control systems using multiobjective differential evolution algorithm

In this paper, the mixed H-two/H-infinity control synthesis problem is stated as a multiobjective opti-mization problem, with objectives of minimizing the H-two and H-infinity norms simultaneously. Instead of building a LMIs-based synthesis algorithm, a self-adaptive control parameter multiobjective differential evolution algorithm is developed directly in the controller parameters space. In the case of systems with polytopic uncertainties, the worst case norm computation is formulated as an implicit optimization problem, and the proposed self-adaptive differential evolution is employed to calculate the worst case H-two and H-infinity norms. The numerical examples illustrate the power and validity of the proposed approach for the mixed H-two/H-infinity control multiobjective optimal design.     

柴油发电机组非线性H2/H∞调速器的研究

船舶电力系统频率的稳定性主要取决于船舶电站柴油机调速系统的转速响应特性. 船舶电站柴油机调速系统是一个非线性控制系统, 为了分析系统的动态特性, 首先建立柴油机调速系统的非线性数学模型, 然后以此为基础设计非线性H2/H∞速器. 将直接反馈线性化和混合H2/H∞控制理论相结合应用于柴油发电机组调速器的设计,把系统的性能要求转化为标准H2/H∞控制问题, 获得了柴油机非线性H2/H∞转速控制律. 计算机仿真结果表明, 设计的非线性H2/H∞调速器有效地提高了系统的动态精度和抑制扰动的能力, 改善了船舶电力系统频率的稳定性.     

柴油发电机组非线性H2/H∞综合控制器

独立电力系统的稳定性主要取决于柴油发电机组的转速和电压响应特性.柴油发电机组控制系统是一个非线性控制系统,转速和电压相互作用,对二者进行综合控制非常必要.为了分析系统的动态特性,首先建立柴油发电机组的非线性数学模型,然后以此为基础设计非线性H2/H∞综合控制器.将直接反馈线性化和混合H2/H∞控制理论相结合应用于柴油发...     

控制输入受限的拦截卫星轨道鲁棒H2/H∞控制

针对拦截卫星在执行轨道拦截任务的过程中存在不确定参数和不同类型外界干扰的轨道控制问题,研究了基于鲁棒H2/H∞稳定的控制器设计方法.首先,考虑参数不确定性、外界干扰、系统的H2/H∞性能和有限时间性能、控制输入限幅和极点配置,建立了相对运动轨道模型和相应的约束条件,并由此提出了控制器设计目标.然后采用线性不等式技术提出并证明了控制器存在的充分条件,并将控制器的设计转化为一个凸优化问题进行求解.仿真结果表明,设计的控制器能够使系统稳定并满足各项约束,且对系统不确定性具有较好的鲁棒性以及对外界干扰有一定的抑制作用.     

不确定系统混合H2/H∞鲁棒控制的直接迭代LMI方法

设计多胞型不确定系统的控制器时,引入附加变量能够减小设计保守性,但这会使线性矩阵不等式(LMI)的维数大大增加,控制器难以求解.本文阐述了一种基于直接迭代线性矩阵不等式(DILMI)方法的混合H2/H∞鲁棒控制方法.首先借助于仿射二次稳定理论将整个多胞型不确定集合的稳定性问题转化为该集合各顶点的稳定性问题.利用参数依赖Lyapunov方法,给出了一个保证系统鲁棒稳定,并满足混合H2/H∞性能指标的充分条件.随后采用DILMI算法实现了Lyapunov变量和控制增益的解耦,无需引入附加变量就能够求解充分条件中的非凸优化问题.最后,关于F-16多胞型模型的飞行仿真验证了该方法的有效性.