An asymptotically exact LMI solution to the robust discretisation of LTI systems with polytopic uncertainties and its application to sampled-data control

In this paper, the problem of robust discretisation of linear time-invariant (LTI) systems with polytopic uncertainties is introduced. More specifically, the main objective is to provide a systematic way to find an approximate discrete-time (DT) model of a continuous-time (CT) plant with uncertainties in polytopic domain. The system matrices of polytopic DT model to be found are expressed as parameter-dependent matrices which are homogeneous polynomials of arbitrary degree with respect to the uncertain variables in the simplex, and is obtained in such a way that the norm between the system matrices and the truncated power series of the exact DT model is minimised while preserving the polytopic structure of the original CT plant. The solution procedures proposed are presented in terms of single-parameter minimisation problems subject to linear matrix inequality (LMI) constraints which are numerically tractable via LMI solvers. Finally, examples are given to show the validity and effectiveness of the proposed techniques.     

离散非线性系统的鲁棒模糊协方差控制

针对T-S模糊模型描述的一类不确定非线性离散系统,研究使闭环系统的稳态方差小于某个给定上界,同时闭环极点位于给定圆盘中的状态反馈鲁棒协方差控制律设计问题,并导出以一组线性矩阵不等式表示的控制律的存在条件。     

基于模糊模型的时滞不确定系统的模糊H∞鲁棒反馈控制

讨论了一类具有状态和控制时滞的不确定非线性系统的模糊H_∞ 状态反馈控制问题. 采用具有时滞的不确定Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型对非线性系统进行建模, 提出了一套基于LMI的模糊鲁棒控制器的系统设计方法, 给出了模糊H_∞状态反馈控制器存在的充分条件, 以保证闭环模糊系统渐近稳定并满足从干扰输入到控制输出的H_∞范数界约束. 示例仿真表明了该方法的有效性.     

一类约束条件下的跟踪保性能控制

本文研究了一类时变非线性系统在输入有位置约束条件下的跟踪保性能控制问题.首先对非线性对象选择合适的特征运行状况,采用瞬时线性化技术得到多个线性化控制模型,将之看作是一个线性不确定系统,提出应用基于线性矩阵不等式的跟踪保性能控制设计控制器,然后经过推导得到了满足控制约束的充分条件,以定理的形式给出了约束条件下跟踪保性能控制器存在的充分条件.最后给出了仿真算例,仿真结果表明了所提方法的有效性和可行性.     

奇异摄动系统的鲁棒控制与仿真研究

研究参数不确定奇异摄动系统的状态反馈镇定问题,得到基于线性矩阵不等式（LMI）的系统状态反馈可镇定的充分条件,给出状态反馈控制器的设计算法。算例验证了该方法的可行性与有效性。而且,这种方法同时适用于标准奇异摄动系统和非标准奇异摄动系统的控制。最后通过例子进行了详细的仿真研究。     

具有滞后型执行机构的Lurie控制系统的鲁棒绝对稳定性

本文对于具有滞后型执行机构的不确定性Lurie控制系统,构造了一个关于Lyapunov泛函中自由参数的LMI。通过这个LMI的解来构造Lyapunov泛函保证系统的鲁棒绝对稳定性。在此基础上,获得了保证系统绝对稳定的鲁棒扰动界的LMI,并给出了利用迭代法获得鲁棒扰动界的方法。最后给出一个实例说明本文方法的有效性。     

不确定时滞网络控制系统的非脆弱控制器设计

研究了具有状态时滞的不确定网络控制系统的鲁棒非脆弱控制器设计问题。基于Lyapunov稳定性理论,给出使系统的状态反馈非脆弱控制器,并以线性矩阵不等式形式给出了系统的渐进稳定的充分条件,所得条件可以通过Matlab十分方便求解。     

不确定系统鲁棒容错控制

针对不确定线性系统,关于连续型增益故障模式,利用有界实引理和线性矩阵不等式LMI,推导了系统H_∞指标约束下鲁棒镇定及容错控制的充分必要条件,并给出了状态反馈H_∞鲁棒容错控制器的设计方法,从而系统在执行器失效情况下用H_∞指标约束鲁棒容错达到控制的目的.最后,将所提出的鲁棒容错控制方法应用于某一不确定线性系统,仿真结果表明设计的鲁棒控制器不仅能保证系统在执行器失效时闭环系统仍渐近稳定,并且能达到给定的H_∞性能指标,从而验证了所提出方法的可行性和有效性.     

基于二维混合模型的重复控制系统设计新方法

现有重复控制方法是在一维空间上同时处理控制与学习过程, 这不利于重复控制系统的分析与设计. 本文针对一类线性不确定系统, 提出一种基于连续/离散二维混合模型的重复控制系统设计方法. 首先, 通过分析重复控制系统中独立存在的控制行为与学习行为, 建立重复控制系统的连续/离散二维混合模型, 将重复控制器设计问题转化为一类连续/离散二维系统的状态反馈控制问题; 然后应用二维连续/离散系统方法, 获得重复控制系统的稳定性条件, 根据稳定性条件并利用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality, LMI)方法, 求得重复控制器参数. 与现有方法相比, 所提出的重复控制设计方法更加符合其本质特征, 具有简单实用、直观明了的特点, 克服了现有重复控制方法所存在的局限性. 最后, 数值仿真实例验证了本文所提方法的有效性.     

线性时滞系统的时滞相关鲁棒控制

讨论了同时具有输入时滞与状态时滞的线性系统的时滞相关鲁棒控制问题.将矩阵分解思想应用于线性时滞系统的控制综合,借助于积分不等式,利用Lyapunov_Krasovskii泛函方法,得到了系统经无记忆状态反馈后可镇定的、基于LMI的时滞相关条件.既不要对原系统进行模型变换,也不要对交叉项进行界定.最后的实例说明了本文方法的有效性.     

线性多胞型不确定连续系统故障检测滤波器设计

The paper studies the problem of fault detection filter design for uncertain linear continuous-time systems. A design procedure dealing with parameter uncertainties is proposed for residual generation, the sensitivity to fault and the robustness against disturbances are both enhanced on residual outputs through satisfying some performance indexes. By the aid of the generalized Kalman-Yakubovich-Popov (GKYP) lemma, the fault sensitivity performance index can be dealt with in the given frequency range directly, which avoids approximations associated with frequency weights of the existing techniques. An iterative algorithm based on linear matrix inequality (LMI) is given to obtain the solutions. A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed methods.     

不确定线性内互联大系统的分散鲁棒H∞控制

讨论含有界不确定性的线性内互联大系统,通过分散状态反馈和分散动态输出反馈的鲁棒Ｈ∞控制问题,首先给出一个重要引理,然后基于有界实引理分别导出放动态输出反馈的分散鲁棒Ｈ∞控制问题有解的充分必要条件,该条件及其问题的求解等价地转化成一个线性矩阵不等式和双线性矩阵不等式的求解。     

基于二维混合模型的重复控制系统稳定性分析与控制器设计

针对一类线性不确定系统, 提出一种基于连续/离散二维混合模型的重复控制系统设计新方法. 首先建立重复控制系统的连续/离散二维混合模型, 将重复控制器设计问题转化为一类连续/离散二维系统的稳定性问题; 然后应用二维连续/离散系统方法, 给出了重复控制系统新的稳定性条件. 进一步, 利用线性矩阵不等式方法, 获得了重复控制系统稳定边界和重复控制器参数的计算方法. 与现有方法不同的是, 本文以二维混合模型来描述重复控制系统, 更加符合其本质特征, 实现了对重复控制过程中两种不同行为的独立调节. 最后, 数值仿真实例验证了本文所提方法的有效性.