一类控制系数未知非线性参数化系统的 输出反馈实际跟踪控制

研究了一类控制系数未知的非线性参数化系统的输出反馈实际跟踪控制问题。通过引入适当的坐标变换,将原始系统转换成不带有控制系数的新系统。为新系统设计了合理的高增益观测器,进而利用反推技术,设计了输出反馈跟踪控制器。仿真结果表明,通过选择合适的设计参数,所设计的输出反馈跟踪控制器可以保证系统所有的状态全局有界,并且当时间足够大时,跟踪误差收敛到零点的既定小领域内。     

二阶动力学系统的输出反馈模型跟踪

采用完全参数化的方法对二阶动力学系统基于输出反馈的模型跟踪进行设计.目标是使被控对象的输出渐近跟踪参考模型的输出,给出了控制器的存在条件,控制器的形式,同时基于一类二阶Sylvester矩阵方程的完全参数化解,将控制器的增益矩阵进行了完全的参数化.其参数化表达式中含有两组自由参数向量,为满足对系统性能的其它要求提供了可能.该参数化表达式直接利用原系统参数数据,仅包含n维矩阵变换.     

最优ZPETC在高精度直线伺服跟踪控制中的应用

高精度直线伺服跟踪控制系统中，为使输出响应能完整地跟踪输入指令，不仅要求输出与输入之间的相位差为零，而且要求幅值一致，通常采用零相位误差跟踪控制器(ZPETC)作为前馈控制器，补偿相位误差，但同时也产生一定的增益误差.为改善ZPETC的跟踪性能，提出一种基于L_2-范数优化的前馈控制器设计方案，通过选取适当的目标函数，设计出最优的数字前置滤波器(DPF).该方案在保持系统零相位误差的同时，改善了系统的增益性能，从而提高了跟踪精度，这一点已得到仿真结果的证明.     

在风电系统中RBFNN自适应输出反馈控制策略

提出了一种基于RBFNN自适应输出反馈控制器，针对平均风速下不同的线性数学模型，采用区域极点配置的方法设计输出反馈控制器的反馈增益，然后由RBF神经网络对不同风速下的稳态工作点和输出反馈增益之间的非线性映射关系进行逼近.这种控制器可根据风速的变化，给出相应的输出反馈增益G，使得风电系统能够以满意的阻尼比，无静态误差地跟踪不同的期望工作点，同时对频繁出现的阵风扰动具有一定的抑制作用.并通过仿真对这一控制器的良好性能进行了验证.     

具有异步控制器的离散马尔可夫跳变Lur’e系统的稳定性和e_2增益性能分析

本文研究了一类具有异步控制器的离散马尔可夫Lur’e跳变系统的稳定性及e_2增益性能.通过引入隐马尔可夫模型(HHM)来描述所设计的控制器和原始系统之间出现的异步现象.利用线性矩阵不等式(LMI)方法分析了闭环系统的稳定性和e_2增益性能.然后提出了一个充分条件使得闭环系统随机稳定,并使得从扰动到系统输出的e_2增益达到最小.同时,通过求解给定条件来设计一个由线性状态反馈和扇形有界非线性输出反馈组成的异步控制器.最后,给出了一个数值仿真例子来验证所提方法的有效性.     

基于迭代学习的柔性关节机械臂鲁棒输出跟踪

针对柔性关节机械臂的输出反馈跟踪控制问题,提出了基于迭代学习观测器(iterative learning observer,ILO)的鲁棒控制策略。本文对柔性关节机械臂进行数学建模,分析了系统不可测状态和模型不确定性对跟踪控制精度带来的影响。设计了ILO对系统的内部状态和由模型不确定性引起的复合扰动进行在线估计,设计滤波反步控制器完成对输入指令的跟踪。利用Lyapunov稳定性理论分析了闭环控制系统的全局稳定性。仿真结果表明,提出的方法能够有效实现柔性关节机械臂的输出反馈跟踪控制,获得较高的跟踪精度,且对于模型不确定性具有较强的鲁棒性。     

不确定T-S模糊系统的跟踪控制器设计

研究基于观测器的不确定T-S模糊系统的跟踪控制器设计问题.利用T-S模糊方法对含有不确定性的非线性被控对象进行建模,对于给定代表系统期望状态的参考模型,在系统状态不可测及不确定项满足有界条件下,利用并行分布补偿的方法(parallel distributed compensation)设计基于观测器的模糊控制器,保证对于参考模型状态的跟踪,同时抑制扰动对跟踪误差的影响.借助Lyapunov稳定性定理及舒尔补引理将跟踪控制器的设计问题转化为一组线性矩阵不等式(linear matrix inequality)的可行解问题.该方法简单实用,仿真实例验证了此种方法的有效性与正确性.     

基于高增益观测器的SISO非线性系统模糊自适应输出反馈控制

针对一类状态不可测的SISO非线性不确定系统,提出一种新的模糊自适应Backstepping输出反馈控制,利用模糊逻辑系统逼近未知非线性函数,设计模糊自适应高增益观测器对系统未知状态进行观测,利用模糊自适应Backstepping控制方法设计模糊自适应输出反馈控制器。通过理论分析证明了闭环系统是半全局一致最终有界的;观测误差和跟踪误差都分别收敛到零的一个小邻域内。     

基于学习前馈控制的永磁直线伺服系统跟踪控制研究

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统,在分析影响直线伺服跟踪精度因素的基础上,引入学习前馈控制(LFFC)补偿技术。学习前馈控制是一种反馈误差学习的控制形式,其包含了反馈控制器和采用函数逼近器的前馈控制器两部分。在系统和扰动定性知识的基础上,设计了基于B样条网络的学习前馈补偿控制。仿真结果表明,该方案有效地降低了负载扰动、端部效应等对系统性能的影响,提高了系统的跟踪精度。     

一类不确定系统的鲁棒输出反馈跟踪控制

文章讨论了线性不确定系统的鲁棒输出渐近跟踪控制问题，给出了基于Lyapunov方程正定解存在性的输出反馈跟踪控制器的设计方法。该方法所设计的控制器对系统中所有允许的不确定性均使其输出能渐近跟踪所给定的参考信号，并使系统状态保持有界。     

基于状态反馈精确线性化Buck变换器的微分平坦控制

针对Buck变换器由于输入电压和输出电流等外部扰动及电路参数摄动等不确定因素引起系统输出电压变化的问题,提出一种基于状态反馈精确线性化的微分平坦控制方法。根据状态空间平均方程建立了变换器的仿射非线性模型,通过坐标变换推导出状态反馈控制率。在状态反馈精确线性化模型基础上,设计了微分平坦控制器,同时将扰动观测器嵌入控制器中,进一步提高了系统对电路参数摄动和外部扰动等内外干扰的处理能力。最后应用灵敏度理论分析了变换器的稳定性,可知减小电感量、增大电容值有利于提高系统的稳定性。实验结果表明,与传统PI控制方法相比,本文所提控制方法对输入电压和输出电流扰动具有更强鲁棒性,输出电压纹波更小,且系统响应速度能提升近50%。本文研究对DC-DC变换器控制器的设计具有参考意义。     

输出反馈的局限性

基于对一非最小相位系统状态反馈和输出反馈的对比分析，指出采用最优设计可使状态反馈具有良好的鲁棒性．在最优状态反馈的基础上用观测器来形成输出反馈，给出了基于观测器的输出反馈控制器，分析表明这种输出反馈没有鲁棒性．指出因为在输出反馈中对象用的是输入输出描述，所以传递函数的非最小相位特性是使输出反馈失去鲁棒性的根源．     

次同步谐振输出反馈的最优励磁控制

通过分析提出了一种SSR(Subsychronous Resonance)励磁控制器的实用设计方法,通过直接优化输出反馈增益泛函的某一特定性能指标求取最优输出反馈参数.根据SSR系统的特点,给出输出反馈信息的选择原则,用一种有效的降阶方法将一24阶SSR模型降至15阶,设计了5个信号用于反馈的最优励磁控制器.特征值分析与计算机仿真结果表明,采用该方法设计的最优输出反馈励磁控制器对于大范围的串联电容补偿度,均能提供恰当的阻尼抑制SSR的全部振荡模式,从而使得多机系统SSR励磁控制器的设计问题得到较好的解决。     

不确定性线性系统的H_∞输出反馈鲁棒重复控制

为了抑制乘性不确定性线性系统中的外部扰动,提出了一种重复控制器与输出反馈控制器参数同时优化的方法.引入一个假想摄动将系统的扰动抑制问题归结为具有结构型摄动的系统鲁棒稳定性问题.根据小增益定理得到该结构型摄动系统鲁棒稳定性的充分条件.引入一个稳定的定标阵,得到该结构型摄动系统低保守性的鲁棒稳定性充分条件.基于该充分条件和线性矩阵不等式方法(LMI)、锥补线性化方法(CCL),提出的迭代算法可以同时计算出重复控制器中低通滤波器剪切频率的最大值及其对应的输出反馈控制器的参数.最后,低频线振动台系统验证了该方法的有效性。     

时滞离散切换系统基于观测器的输出反馈镇定

针对一类任意切换律下含有时滞的不确定离散切换系统,研究了其基于观测器的输出反馈鲁棒镇定问题.所考虑的系统不确定性是时变的,且满足范数有界条件.假定下一时刻要切换到的子系统可预先获得,给出了该含有时滞的离散切换系统状态观测器形式,通过构造增广系统,设计基于状态观测器的无记忆反馈控制器,以保证相应的增广闭环系统鲁棒渐近稳定.借助于Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式技术,给出了不确定切换系统存在状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器的充分条件,并将该充分条件转化为一组线性矩阵不等式的可行性问题,同时给出相应的状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器.最后通过一个数值算例验证了本文结果的有效性.     

磁悬浮系统PI状态反馈控制器设计

首先对磁悬浮控制系统的数学模型进行分析,经过合理的线性化,建立了系统的状态空间模型,在此基础上进行了ＰＩ状态反馈控制器的设计,对控制器数字仿真的结果表明,ＰＩ状态反馈设计方法能够得到动态性能优良、稳态无差的控制器,并且悬浮位置输出可直接由参考输入端给定。     

无刷双馈风力发电系统的H∞/LTR控制

为提高变速恒频无刷双馈风力发电系统转速控制的抗干扰能力,采用H∞/LTR设计方法,对求得的H∞状态反馈增益作回路整型,并对系统的输出反馈作回路传递恢复,使H∞输出反馈控制器回复到预先设定的目标回路,从而使系统的性能满足预先设定的设计目标,以达到增强鲁棒性的目的.仿真结果表明：当有参数变化或负载扰动存在时,所设计的H∞/LTR控制器使系统具有较强的鲁棒性,对给定的期望转速输入具有良好的快速跟踪性能,可实现最大风能捕获,提高风能利用率.     

时变发射概率影响下模态受限线性跳变系统非同步控制

针对一类模态受限的线性跳变系统,研究基于时变发射概率方法的非同步控制问题。首先,考虑外界环境因素导致实际系统产生参数、结构变化的现象,引入semi-Markov跳变系统模型描述此类线性跳变系统的状态变化。考虑系统的模态受限现象,使用隐semi-Markov转移概率模型与时变发射概率模型分别描述系统的模态变化以及系统与控制器之间的模态关系。然后,构造非同步静态输出反馈控制器以保障系统的稳定运行。此外,基于Lyapunov稳定性理论与线性矩阵不等式方法,给出闭环线性跳变系统的随机稳定性条件以及控制器存在条件。与传统的基于时不变发射概率的非同步控制方法相比,本文所提的非同步静态输出反馈控制策略能够极大地降低保守性。最后,通过数值仿真算例验证所提非同步静态输出反馈控制器的有效性与正确性。     

广义扩展大系统的鲁棒分散有限时间关联镇定

研究一类广义扩展大系统的分散有限时间鲁棒关联镇定问题。建立了扩展广义大系统的数学模型,利用稳定性理论和线性矩阵不等式方法推导了扩展后大系统基于状态反馈和动态输出反馈的分散有限时间关联镇定的充分条件,在不改变原广义大系统分散控制律的基础上给出了满足条件的新加入子系统的鲁棒分散关联镇定控制器设计方法。采用一个广义互联系统数值算例对提出的设计方法进行了仿真研究,结果显示扩展系统可以被有限时间关联镇定,从而验证了该方法的可行性和有效性。     

Multi-objective variance control of structural vibration

A procedure for the design of state feedback controller for seismic-excited structures is presented in this paper.The external exciting-controlled structure-control system was simulated using state space model.Based on the convex optimization technology and variance control theorem,the general expression of linear matrix inequalities (LMIs) for state feedback controller with closed-loop poles and the steady variance responses constrained were deduced,in which the poles and variance response of system were guaranteed to satisfy certain constraints assigned in advance.LMI Toolbox of MATALB was employed for optimizing the state feedback controller.At last,a three-story simple lumped mass shear model was used to demonstrate the effectiveness and superiority of the proposed method.