线性控制系统多面体区域的生存性判别

利用非光滑分析, 讨论线性控制系统多面体区域的生存性判别. 对于有界多面体(利用有限点集的凸包来表示), 其生存性判别只需检验其在极点处是否满足生存性条件, 去掉了以往对输入集合为多面体的要求, 这种生存性判别方法简便易行. 最后利用所给出的生存性条件讨论了生存性设计.

     

基于生存理论的非完整约束轮式机器人高速避障控制

轮式移动机器人现有的避障控制方法大多需要在避障过程中进行减速处理, 会影响移动效率. 鉴于此, 将生存理论应用于轮式移动机器人的反应式避障控制. 分析非完整约束轮式机器人的仿射非线性系统模型和约束条件, 利用弹性边界升维和控制模型退化的方法给出系统的生存性设计, 并利用最优化方法得出机器人高速避障控制器. 最后通过仿真实验, 表明了轮式机器人高速避障控制的有效性.

     

双曲线型分布参数系统边界控制下的干扰解耦

针对干扰输入对系统输出的影响, 研究双曲线型分布参数系统在边界控制下的干扰解耦问题. 首先应用有界控制算子等价转换方法, 获取边界控制下双曲线型分布参数系统的有界拓展形式; 然后通过伽辽金近似法将有界增广系统转换成有限维系统; 接着对等价有限维系统进行干扰解耦分析, 推导出系统可干扰解耦的充分条件; 最后通过数值分析和仿真图例表明了所给出条件的有效性.

     

基于控制系统直接方法的非线性系统预见控制器设计

针对一类非线性离散时间系统给出最优预见控制器设计方法. 首先运用非线性控制系统直接控制方法的思想, 将非线性反馈部分作为形式输入, 使得系统成为“形式上”的线性系统; 然后, 针对该线性系统, 利用最优预见控制的基本方法设计最优预见控制器; 最后, 利用形式输入与实际输入的关系得到非线性离散时间系统的最优预见控制器. 证明了如果形式线性系统满足一定的可镇定和可检测条件, 则闭环系统是渐近稳定的. 数值仿真结果表明了控制器的有效性.

     

基于多面体可达集的时间最优模型预测控制

针对有界状态干扰下的线性时变系统, 提出一种新的时间最优模型预测控制算法. 在离线情况下通过求解一系列的线性优化问题确定次优的多面体N 步可达集, 根据这些可达集在线优化计算得到的输入量使系统状态尽快收敛到稳定区域. 离线求解多面体可达集的方法可处理非对称约束, 相比于以往的方法避免了在N 增加时顶点数可能呈指数增多的问题, 同时省去了过多复杂的多面体间的运算, 因而便于在实际问题中应用.

     

状态饱和离散线性系统的稳定性分析

讨论一类具有状态饱和非线性的离散线性系统稳定性分析问题. 通过引入无穷范数小于等于1 的自由矩阵与对角元素非正的对角矩阵, 将状态饱和离散线性系统的状态变量约束在一个凸多面体内, 进而以矩阵不等式形式给出状态饱和离散线性系统的稳定性判据, 并给出该矩阵不等式的迭代线性矩阵不等式算法. 基于这一稳定性判据, 给出了基于迭代线性矩阵不等式的状态反馈控制律设计算法. 通过状态饱和离散线性系统的状态空间分割方法, 给 出了保守性更小的稳定性判据, 并给出了相应的迭代线性矩阵不等式算法. 数值例子验证了所给出方法的正确性与有效性.

     

具有时变时滞的不确定非完整系统的输出反馈镇定

针对一类含有状态时变时滞的不确定非完整系统, 提出一种输出反馈镇定控制算法. 通过应用不连续的输入-状态变换和缩放变换, 将原始研究系统转换为更利于反馈控制器设计的新系统. 基于此系统设计状态反馈控制律, 通过构造状态观测器、利用必然等价原理给出理想的输出反馈镇定控制器. 分析表明, 所设计的控制器能够使得闭环系统的状态渐近趋于零. 最后通过仿真实例表明了所提出控制策略的有效性.

     

存在未知时延和Markov 丢包的网络控制系统故障检测与优化

将网络控制系统(NCSs) 的未知短时延处理成范数有界不确定性, 结合Markov 丢包影响将NCSs 建模为不确定Markov 跳变系统, 设计模态依赖的鲁棒故障检测滤波器. 为了提高检测系统性能, 采用后置滤波器对残差信号进行时域优化, 并以Moore-Penrose 逆形式给出其最优解. 同时, 设计自适应检测阈值, 并给出时变参数阵的迭代方法,降低了计算量. 数值仿真表明, 所提出的方法能够有效地抑制时延和丢包影响, 提高故障检测系统的检测能力和检测速度.

     

多胞约束LPV系统多面体不变集RMPC算法

针对一类输入和输出受约束且具有多胞结构的离散LPV 系统, 提出一种基于多面体不变集的鲁棒模型预测控制(RMPC) 算法. 选取一系列收敛于原点的离散状态点, 计算每个状态的反馈控制率, 构建相应的多面体不变集. 在每一个采样时刻, 确定包含当前状态的最小多面体不变集, 通过计算与相邻两个多面体不变集的位置关系, 执行连续的状态反馈控制率. 仿真结果表明, 相比椭圆不变集离线RMPC算法, 所提出算法扩大了系统的稳定区域, 取得了保守性较小的结果.

     

一类不确定切换中立型系统的鲁棒滑模控制

针对一类不确定切换中立型系统, 设计相应的积分型滑模面. 基于平均驻留时间方法和线性矩阵不等式技术, 给出滑模动力学系统鲁棒指数渐近稳定的时滞相关性判据. 通过设计滑模控制器, 使闭环系统的状态满足到达条件. 数值仿真表明, 所提出的方法是有效可行的.

     

一类带有变时滞的广义切换系统的滑模控制

研究一类具有非匹配不确定性和变时滞的广义切换系统的滑模控制问题.首先,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)技术,针对每个子系统设计对应的积分型滑模面,给出了每个滑动模态方程鲁棒渐近稳定的充分条件;然后,设计了滑模控制器及切换规则,使得闭环系统的状态能够到达滑模面上,产生滑动模态;最后以仿真实例说明了所提出方法的有效性.     

具有非线性扰动的网络控制系统的鲁棒稳定化

针对一类具有随机时延和非线性扰动的网络控制系统,利用变采样周期的方法,将连续被控对象离散化,使网络控制系统建模为部分转移概率未知的非线性Markov跳变系统.通过随机Lyapunov方法,给出保证整个闭环系统随机稳定的充分条件,同时得到非线性扰动项的最大界.仿真算例表明了所提出方法的有效性.     

一类具有连续分布时滞的分布参数系统的反馈控制

针对一类同时具有变时滞和连续分布时滞的分布参数系统的状态反馈控制问题进行了研究,通过选择适当的Lyapunov-Krasovskii函数,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,得到了变时滞闭环系统渐近稳定的一个充分条件.设计了无记忆的状态反馈控制器,使得在一个正定矩阵存在的条件下,闭环系统是可镇定的,从而得到了常时滞分布参数系统可镇定的一个推论.最后,通过一个数值仿真例子说明了所给出设计方法的可行性和有效性.     

具有长时延及丢包的网络控制系统H∞ 鲁棒滤波

研究了同时具有大于一个采样周期的随机传输时延及数据包丢失的网络控制系统H∞滤波问题.对于给定的丢包率,滤波误差系统被建模为具有两个事件速率约束的异步动态系统,利用异步动态系统理论给出滤波误差系统满足指数稳定和H∞性能指标的充分条件.H∞滤波器可通过解一组线性矩阵不等式求出.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

不确定广义系统多约束指标的相容性

针对一类线性不确定广义系统,研究了容许性、H∞指标和状态方差相容条件下的输出反馈控制器的设计问题.首先建立了一个使闭环广义系统满足容许性和给定H∞指标的充要条件;然后利用quasi-Newton方法,将非线性矩阵不等式的可行解问题转化为求解最大特征值的最小问题,在广义系统容许的条件下,对具有指定H∞指标及相容状态方差约束的控制问题给出了满意控制设计方法,同时给出了方差约束指标的取值范围;最后,仿真结果表明了所提出方法的有效性,且更能保证系统的动态性能.     

含有参数化和非参数化不确定性系统重复学习控制

针对含有参数化和非参数化的高阶非线性系统,设计了一种重复学习控制方案.假设未知时变参数和参考信号的共同周期是已知的,通过参数重组技巧,将所有未知时变项合并为一个周期时变向量.将改进Backstepping方法与分段积分机制相结合,构造了微分-差分参数自适应律和重复学习控制律,使跟踪误差在误差平方范数意义下渐近收敛于零.利用Lyapunov泛函,给出了闭环系统收敛的充分条件.仿真结果验证了该方法的有效性.     

变体飞行器平滑切换LPV 鲁棒控制

针对一类变体飞行器控制问题, 提出一种平滑切换线性变参数(LPV) 鲁棒控制器设计方法. 建立变体飞行器切换LPV 模型, 设计平滑切换控制器, 其中偶数子系统控制器由相邻两个子系统控制器线性插值得到. 给出保证切换LPV 系统指数稳定且具有一定鲁棒性能的充分条件, 由于考虑了调参变量的渐变特性, 所得切换律没有平均驻留时间的限制. 仿真结果表明, 所提出方法使得飞行器系统既具有良好的稳定性和鲁棒性, 又能实现平滑切换.

     

一类饱和非线性系统抗饱和控制器设计

针对一类饱和非线性系统研究抗饱和控制器综合问题. 基于线性分式表示技术(LFR), 该类非线性系统可转化为带有满足扇形区间不等式条件的非线性函数及额外线性分式约束的饱和线性系统. 基于二次Lyapunov 方程并利用广义扇形区间不等式条件处理饱和非线性项, 提出了基于LMI 条件的非线性抗饱和控制器综合方法. 数值仿真验证了所提出方法的有效性.