不确定时滞系统鲁棒容错控制研究

研究一类不确定时滞系统的鲁棒容错控制问题。针对既有状态滞后,又有控制输入滞后,且假定状态和控制输入的不确定项均是范数有界的线性系统,通过引入无记忆状态反馈控制器,基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,给出了一个在传感器完全失效或执行器完全失效故障情况下具有鲁棒容错性能的充分条件,并用求解线性矩阵不等式组方便地得到容错控制器设计结果。最后用算例验证了该设计方法的有效性和可行性。     

高超音速飞行器鲁棒控制器设计

军事变革和信息化战场环境的变化,促使空天攻防作战成为未来作战的战场之一;临近空间高超音速飞机和导弹会对传统攻防体系带来颠覆性冲击;复杂环境对高超音速飞行器控制技术的发展提出了严峻的挑战,文章针对吸气式高超音速飞行器在飞行包线内动态特性易变、稳定性较差、不确定因素较多以及对外界扰动敏感以及整个执行机构控制能力弱和动态特性低等的控制问题,首次提出了一种能同时抑制扰动和模型不确定性的基于优化控制的鲁棒控制方法,保证飞行器能得到很好地控制,快速响应环境变化并很快回到稳定飞行的状态;采用线性矩阵不等式方法来设计飞行控制系统,给出了不确定系统稳定的条件, 将反馈稳定问题转化为了一个最优控制问题;同时将闭环极点在一定区域内参与优化,进一步提高优化效率;与文献方法仿真对比结果证实了文章方法的优越性。     

参数不确定系统的鲁棒灵敏度设计

应用Schur补公式讨论了参数不确定系统的灵敏度问题,给出了灵敏度的设计方法,指出灵敏度设计不同于扰动抑制的设计,求解灵敏度应首先求解一个输出注入问题。最后用算例说明了该方法的有效性。     

直升机鲁棒保性能控制律设计

考虑直升机在飞行包线内模型参数的变化及不确定性影响,设计了鲁棒保性能控制律;根据直升机一个标称状态点构造出了参数不确定性矩阵,利用Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式方法给出了控制器存在的充分条件及参数化设计方法,进行直升机三轴姿态稳定保性能控制律的设计;仿真结果表明,所设计的控制器满足三轴姿态稳定要求且具有很好的鲁棒性。     

全向移动足球机器人的鲁棒方差控制

针对存在参数不确定性及不确定性扰动的全向移动足球机器人模型,提出具有方差约束和闭环极点约束的鲁棒控制方法。该方法对状态协方差进行最小化优化处理,使控制系统更能有效地抑制扰动的影响,同时约束系统闭环极点区域,使控制系统具有良好的动态特性,最后还对控制器的能量进行了最小化优化。基于线性矩阵不等式(LMI)方法,用Mat-lab求解器得出上述优化问题的结果,进而获得了鲁棒控制器,并通过仿真说明了该方法具有良好的控制效果。     

基于观测器的鲁棒H_2控制器设计

研究了一类含有参数不确定系统的观测器型鲁棒 H2 控制器的设计问题 .基于状态反馈和观测器设计的可分离性原理 ,给出了控制器存在的充分条件和系统 H2 性能指标的一个上界 .利用线性矩阵不等式凸优化方法还得到了使该界达到最小的观测增益 .     

一种基于LMI的鲁棒故障诊断滤波器设计

研究了一类含有扰动的线性系统鲁棒故障诊断滤波器设计问题. 文中引入一种能同时体现残差对扰动信号鲁棒性和对故障信号灵敏性的性能指标, 利用H_∞理论把求解滤波器的问题转化为H_∞优化设计问题. 应用线性矩阵不等式(LMI)技术, 对此性能指标进行优化, 给出并证明了该设计问题解的存在性条件和滤波器增益阵的求解方法, 最后, 通过仿真实例验证了方法的有效性.     

基于观测器的鲁棒H2控制器设计

研究了一类含有参数不确定系统的观测器型鲁棒H2控制器的设计问题.基于状态反馈和观测器设计的可分离性原理,给出了控制器存在的充分条件和系统H2性能指标的一个上界.利用线性矩阵不等式凸优化方法还得到了使该界达到最小的观测增益.     

时延不确定离散时间系统的鲁棒跟踪控制

研究一类时延不确定离散时间系统的鲁棒跟踪控制问题．基于线性矩阵不等式(LMI)的控制方法，设计无记忆反馈控制器，构造了适用于时延不确定离散时间系统的Lyapunov函数．通过求解一个LMI便可得到控制器的增益矩阵，从而使系统的状态变量渐近跟踪预先设定的轨迹．仿真示例说明所提出的鲁棒跟踪控制算法是有效的．     

高超音速飞行器鲁棒控制研究

针对高超音速飞行器具有高度非线性、输入输出之间强耦合以及参数不确定等特点,提出了基于随机鲁棒设计的动态逆控制;这一控制方案基于系统控制需求,利用蒙特卡罗仿真方法建立目标函数,并通过遗传算法最优化系统设计参数,该控制方案将动态逆控制的非线性解耦控制能力与随机鲁棒设计的强鲁棒性结合,保证了飞行的纵向稳定性,改善了其控制性能;基于某常规高超音速飞行器纵向模型进行仿真验证,结果表明该方案能够满足系统控制需求且具有强鲁棒性。     

时变不确定性关联系统的分散鲁棒稳定控制器设计

对一类满足匹配条件的时变不确定性关联大系统,给出了其可分散状态反馈镇定的充分条件即一组线性矩不等式（ＬＭＩ）有解,在此基础上,通过求解一凸优化问题,指出了具有较小反馈益的分散稳定化状态反馈控制律的设计方法,文中的仿真示例说明了该方法的有铲笥和优越性。     

带有未建模动态的船舶减摇鳍的鲁棒自适应控制

针对船舶减摇鳍非线性数学模型,提出一种鲁棒自适应控制器,可以用于存在非线性不确定、未知有界扰动和未建模动态的情况。应用Lyapunov稳定性理论证明,所提出的鲁棒自适应控制器可保证整个非线性系统的稳定性,且通过适当选择设计参数,可使跟踪误差达到任意精度。仿真结果表明了所提方法的有效性。     

基于多环QFT的高超声速飞行器鲁棒控制

阐述了定量反馈理论(QFT)的基本原理和设计方法,针对超燃冲压发动机不同工作状态时高超声速飞行器不确定性模型,应用多环QFT设计了高超声速飞行器纵向飞行控制系统;仿真结果表明,运用QFT方法设计的控制系统不仅具有良好的跟踪性能和抗干扰性能,而且能够很好地解决飞行控制系统由于模型参数具有不确定性而造成的控制系统鲁棒性设计问题,并从工程应用角度为高超飞行器纵向飞行控制系统提供了一种鲁棒控制设计方案。     

基于模糊系统的高超声速飞行器预测控制

高超声速飞行器跨临近空间飞行,具有高超声速、参数时变等特征。本文针对具有大范围时变参数的高超声速飞行器,为使其能有效地跟踪飞行器的高度和速度指令,将基于模糊系统的预测控制应用于高超声速飞行器的轨迹控制中,给出了详尽的设计方法。根据系统的跟踪误差在线调整模糊系统的权值,使其一致逼近高超声速飞行器模型中的未知非线性函数,基于李亚普诺夫原理,推导了规则参数调整的自适应律。仿真结果表明该算法对系统的不确定性有较强的鲁棒性,使高超声速飞行器控制系统具有较好的动态与静态品质,可应用于临近空间飞行器轨迹控制等领域。     

基于NCS时延模型的鲁棒容错控制器

研究了一类具有未知扰动和参数不确定性的网络化控制系统的鲁棒容错控制问题.针对NCS的时延和不同步对系统产生的影响,基于将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵不确定性的NCS模型,同时考虑系统参数不确定性和未知扰动对系统的影响,应用Lyapunov稳定性理论和LMI方法,采用状态反馈控制策略,推证出了保证闭环网络化控制系统在执行器或传感器发生失效故障时仍渐近稳定的充分条件,并通过求解线性矩阵不等式组方便地得到了容错控制器的设计方法,最后用仿真算例验证了此方法的可行性和有效性.     

基于变结构理论的高超音速飞机纵向逆飞行控制

针对高超音速飞机模型的高度非线性、强耦合、参数不确定等特点，提出了基于变结构理论的动态逆控制方法．该方法将逆控制的非线性解耦能力与变结构理论的强鲁棒性能有机结合，确保了高超音速飞机飞行的纵向稳定性，改善了其控制性能．仿真研究表明该控制方法对于高超音速飞机是可行的．     

基于随机鲁棒设计的高超音速飞行器变结构控制

针对高超音速飞行器输入输出之间强耦合,系统参数不确定以及变结构控制器中的设计参数整定问题,提出了随机鲁棒变结构控制方案;这一控制方案基于系统控制需求,利用蒙特卡罗仿真方法建立随机鲁棒目标函数,通过遗传算法优化系统设计参数;针对某常规高超音速飞行器纵向模型仿真结果显示,该控制方案不仅保证了飞行的纵向稳定性,提高了变结构控制器的控制性能,而且具有强鲁棒性.     

基于风机模型不确定性的鲁棒控制

通过对变风量空调系统中的定静压控制、变静压控制和总风量控制方法的分析,结合空调末端的特点,选择定静压控制方法控制风管静压.由于设备老化、非线性和外部因素,风机模型具有不确定性,对静压的稳定控制造成不利影响.对静压控制采用基于线性矩阵不等式的PID控制和预测控制算法,并与普通PID控制作比较.仿真表明,采用这2种算法的定静压控制稳定性好,具有较强的鲁棒性.     

Robust stabilization for systems with rank-one uncertainty structure

This paper solves a class of robust control problems, with output feedback, for systems with mixed parametric uncertainty and unmodeled dynamics. This class of problems is characterized by a special rank-one assumption on the transfer matrix of the nominal plant. Under this assumption, the robust stabilization problem is reduced to a convex feasibility problem involving linear matrix inequalities. The data necessary to assemble these inequalities can be readily obtained from a state-space model of the nominal plant.