基于LMI的一类混合H2/H∞控制问题的降价控制器设计--连续情形

考虑连续系统的一类混合H2/H∞控制问题,对于含无穷远零点和有限虚轴零点的奇异广义对象,引入线性矩阵不等式(LMI)方法研究了降价控制器存在判据和设计准则.文中指出,对于所述对象,若混合H2/H∞控制问题可解,则它必存在降价控制器.存在准则和设计方法分别归结到LMI的可解性及其凸优法解法.     

混合H2/H∞控制问题的降阶控制器

1 引言 考虑np广义被控对象z0 z1 y=P(δ)w u=AC0 C1 C2 B1 B2D01 0 D11 D12 D21 0 w u, (1) 其中 ABCD ∶=C(δI-A)-1B+D,δ在连续和离散情形分别表示拉氏变换算子s,Z－变换算子z,x∈Rnp,y∈Rny,w∈Rnw,u∈Rnu分别为广义对象、量测、外部输入和控制变量.z0∈Rnz0,z1∈Rnz1分别为与H2,H∞指标相关的控制输出信号.所谓混合H2/H∞控制是指：设计控制器K,使得Tz0w2极小,且Tz1w∞<1.其中Tziw(δ)是从w到zi的闭环传传递函数(i=0,1).其意义在于可使系统在具有稳定性和鲁棒性的前提下,保持良好的性能.     

T-S模糊系统H2/H∞混合控制器设计的LMI方法

应用线性矩阵不等式（LMI）方法研究T-S模糊系统的H2／H∞混合控制器的设计问题．首先针对T-S模糊系统分别设计H2和H∞控制器;然后以线性矩阵不等式的形式给出T-S模糊系统H2／H∞混合控制器存在的充分条件及相应的控制器设计方法．在给定的H∞干扰约束下,通过优化H2控制性能指标实现了模糊状态反馈次优控制．最后通过例子验证了所给出的H2／H∞混合控制器设计方法的可行性和有效性．     

一类非线性系统的模糊可靠H2/H∞混合控制器设计的LMI方法

基于T-S模糊模型,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,研究一类非线性系统的模糊可靠H2/H∞混合控制器设计问题.首先,分别以LMI形式给出了系统模糊可靠H2及H∞控制器存在的充分条件和控制器设计方法;然后.给出系统混合H2/H∞性能的可靠控制器设计方法,所设计的控制器使得故障闭环系统二次稳定,同时满足H∞性能,且优化系统的H2性能指标,最后,通过数值例子验证了结论的正确性和控制器设计方法的有效性.     

混合H_2/H_∞控制问题的降阶控制器

1　引言考虑 np 广义被控对象z0z1y=P(δ) wu =AC0C1C2　 B1 　 B2D0 1 　 0D1 1 　 D1 2D2 1 　 0　　　　wu ,(1)其中 A BC D :=C(δI- A) - 1 B D,δ在连续和离散情形分别表示拉氏变换算子 s,Z-变换算子 z,x∈ Rnp,y∈ Rny,w∈ Rnw,u∈ Rnu分别为广义对象、量测、外部输入和控制变量 .z0∈Rnz0 ,z1 ∈ Rnz1 分别为与 H2 ,H∞ 指标相关的控制输出信号 .所谓混合 H2 / H∞ 控制是指 :设计控制器 K ,使得 Tz0 w 2 极小 ,且 Tz1 w∞ <1.其中 Tziw(δ)是从 w到 zi 的闭环传传递函数 (i=0 ,1) .其意义在于可使系统在具有稳定性…     

基于LMI的H∞鲁棒PID控制器设计

针对一类线性系统,研究了基于H∞的鲁棒PID控制器的设计方法,使得闭环系统的所有极点均位于一个给定的LMI区域中.采用线性矩阵不等式的处理方法,证明了该问题等价于一组线性矩阵不等式的可解性问题.利用该线性矩阵不等式的可行解给出了PID控制器的构造方法,并通过现有的软件Matlab中的工具箱LMI来进行求解.该方法很好地解决了PID控制下的极点指标和H∞鲁棒控制的相容性问题.实际的工程算例验证了该方法的有效性和可行性.     

基于遗传算法的混合降阶H2/H∞控制器

讨论了混合降阶H2/H∞控制器的设计问题,提出了应用遗传算法设计混合降阶H2/H∞控制器的一种方法.通过遗传算法对次优H∞降阶控制器进行H2性能优化,设计出鲁棒性既强又满足系统性能要求的混合降阶H2/H∞控制器.它分别在H∞降阶和H2性能优化中两次应用遗传算法,遗传算法采用实数编码形式,其算子分别选用排序选择和最佳个体保存相结合的选择算子、实值中间重组的交叉算子及实值变异的变异算子.利用国产某型飞机对该方法进行仿真,其结果表明得到的混合降阶H2/H∞控制器具有良好的H∞性能和H2性能.     

离散对象的降阶H∞控制器设计

基于LMI方法,考虑了离散对象的阶数不超过广义对象阶的降阶H∞控制器存在性问题.通过3LMIs可解性条件的等价变换,给出了一个降阶控制器的上界.该上界可适用于奇异和非奇异对象两种情形,且在奇异情形不为已有结果蕴涵.证明是构造性的,当降阶控制器存在时,可以设计出这种控制器.最后给出了两个简单的算例,说明文中方法的可行性.     

非标准H∞控制问题的降价控制器

研究了具有无穷远零点的非标准H∞控制问题的降价控制器及无穷远零点所对应的特征空间与H∞控制器族之间的关系.当广义对象满足一定条件时,可通过选取控制器族中的自由参量函数,构造低于广义对象阶次的降价H∞控制器;还讨论了降价H∞控制器的参量化问题,从而得到了两个降价的H∞控制器族.     

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.     

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.     

基于差分进化算法和LMI方法的H2 /H∞混合控制问题的研究*

在差分进化(DE)算法和线性矩阵不等式(LMI)方法的基础上提出了一种新型混合方法来解决H2/H∞混合控制问题。对确定系统和多面体不确定系统进行了系统的研究。DE算法用来得到控制器的样本,LMI方法用来最小化系统的H2性能指标。该方法采用了不同的Lyapunov方程表达形式,因而减小了以往算法中存在的保守性问题。最后,通过引例证明了该方法的有效性。     

混合H2/H∞控制的典型系统及其反馈控制器设计

本文给出了混合H2／H∞控制的完整信息、完整控制、干扰顺馈、输出估计这四种典型情况的描述，在二次稳定意义上的混合H2／H∞性能指标下，讨论了这四种典型情况的混合H2／H∞线性反馈控制器设计，给出了充分必要条件。这四种典型情况的最优混合H2／H∞线性反馈控制器设计，归结为解一个带有参数的Rccati方程，且仅解一个Riccati方程。该Riccati方程随参数变化，饮食了单纯的H2和H∞设计，可看作是H2、H∞和混合H2／H∞的统一表达式。最后通过一个简单的例子，说明了本文的方法。     

不确定离散时间系统的H_2/H_∞最优保性能控制

针对具有两个不同被调输出的一类不确定离散时间系统 ,研究其 H2 / H∞ 状态反馈保性能控制问题。基于线性矩阵不等式处理方法 ,推导出存在 H2 / H∞ 保性能控制律的充分必要条件 ,并用一个线性矩阵不等式的可行解给出了所有保性能控制律的参数化表示。进而通过建立和求解一个凸优化问题 ,给出了 H2 / H∞ 最优保性能控制律设计方法。最后通过一个例子说明了所提出方法的有效性     

基于LMI全方位移动机器人H∞鲁棒控制

针对机器人控制领域中一类多输入多输出(MIMO)高阶线性时不变系统,根据模型自身的结构特点,给出了基于线性矩阵不等式(LMI)的通过局部反馈H∞控制实现整个系统对不确定扰动具有鲁棒性的充分条件及相关推论,并在此基础上提出了一种解决该类型系统H∞控制问题的新算法。通过对一完整约束移动机器人系统的局部输出反馈H∞控制仿真,说明了此算法具有良好的控制效果和实用性。     

具有闭环极点位置约束的H2/H∞混合控制

主要研究系统具有闭环极点位置约束的H2/H∞混合控制问题.通过引人一个辅助性能函数,将具有极点位置和H∞性能约束的系统H2性能优化问题转化成有一个矩阵方程约束的辅助性能函数优化问题,并给出这个问题静态输出反馈解的表达式.     

一般广义对象的严格真H∞控制器设计

考虑一般广义对象的严格真H∞控制器设计问题.基于线性矩阵不等式(LMI)方法,指出严格真H∞控制器存在当且仅当H∞控制问题可解,并满足一个静态条件,最后提出了一个基于LMI的严格真H∞控制器的设计方法.     

基于LMI的近空间飞行器H∞控制器的设计

近空间飞行器具有广泛的军事用途.飞行控制系统是保证近空间飞行器飞行安全、可靠、有效完成复杂战术/战略任务的关键系统之一.由于飞行控制系统存在多种不确定性,飞行器本身也易于受到大气紊流等强干扰的作用,设计满足特定性能要求的鲁棒控制器十分重要.本课题基于LMI将近空间飞行器的控制问题转化为线性矩阵不等式系统的可行性问题,以有效推动LMI方法在飞行控制领域中的应用.     

不确定离散时间系统的变增益H2/H∞滤波

研究凸多面体不确定离散时间系统的变增益H2/H∞滤波器设计问题.通过引入附加松弛变量,提出一种新的Lyapunov矩阵与系统矩阵解耦的混合H2/H∞性能准则.基于该性能准则,推导了变增益H2/H∞滤波器存在的充分条件,并将滤波器设计问题转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题.仿真结果表明了所提出方法的有效性.