一类不确定非线性系统的鲁棒调节控制

非线性不确定系统的调节控制是鲁棒控制理论的重要内容。文章研究一类带有未建模动态的控制系数完全未知的不确定非线性系统的鲁棒调节控制问题,应用改变供能函数率的方法、Nussbaum函数增益及局部小增益型条件,提出了鲁棒调节控制方案;分析了其稳定性;并对所提出的鲁棒调节控制方案进行了仿真验证。结果表明:所提出的控制方案对未建模动态、不确定非线性及时变未知控制系数具有良好的鲁棒性;应用改变供能函数率的方法能够克服未建模动态子系统可能导致的系统不稳定性;Nussbaum函数增益能够有效处理控制方向未知、时变的未知控制系数等严重的系统不确定性;局部小增益型条件可以有效解决不可测状态不确定性的增长问题。     

一类非线性MIMO系统鲁棒自适应神经网络DSC设计

为了研究一类多输入多输出强非线性系统的自适应跟踪问题,采用RBF神经网络逼近模型不确定性,外界干扰和建模误差采用非线性阻尼项进行补偿,并将动态面控制与Nussbaum增益技术结合,提出了一种鲁棒自适应神经网络跟踪控制算法.该算法不仅能够解决系统中控制方向完全未知问题和可能存在的控制器奇异值问题,而且能够避免传统后推方法的计算膨胀问题,从而大大降低了控制器的复杂性,使之易于工程实现.同时,该算法保证了闭环系统的稳定性,并具有良好的鲁棒性.仿真结果验证了控制器的有效性.     

控制增益符号未知的非线性系统执行器故障补偿

针对一类具有方向未知的不确定增益函数和未知执行器故障的不确定非线性系统,将Nussbaum函数增益与自适应输出反馈设计相结合,提出一种自适应鲁棒非线性容错控制方案。本方案无需精确获得执行器故障信息,并通过引入控制参数在线自适应调整技术,使得控制器对参数、干扰以及故障变化具有很强的鲁棒性,采用Nussbaum增益方法放松了对高频增益符号已知的假设,利用鲁棒项抵补偿自适应逼近误差和未知外界干扰的影响,通过李雅普诺夫方法从理论上严格证明了整个闭环系统信号的有界性和渐进的输出跟踪。仿真结果验证了该方法的有效性。     

可规定性能的输入受限非线性系统反步控制

针对具有不可直接测量状态和控制方向未知的输入受限非线性系统的跟踪问题,提出一种基于模糊状态观测器的反步控制方法.首先采用模糊状态观测器估计被控系统中的不可测量状态;然后利用具有光滑特性的双曲正切函数和Nussbaum增益函数对控制器的饱和问题进行处理,根据可规定误差面性能技术对输出跟踪误差的边界进行限定;最后将反步法和动态面法相结合设计鲁棒控制器.运用Lyapunov理论对系统的稳定性能进行了分析,证明闭环系统的所有信号最终半全局一致有界.以具有参数不确定性和存在外界未知有界干扰的高超声速飞行器纵向运动为仿真模型,仿真结果验证了所提算法的有效性.     

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。     

一类非线性系统鲁棒控制及应用

包含不确定扰动项的线性系统的鲁棒控制表现为L2增益抑制问题．利用非线性系统线性化技术，将包含不确定性的非线性模型进行部分线性化处理．以此为基础，利用线性系统的鲁棒控制理论，讨论了单机-无穷大电力系统，得出发电机的励磁鲁棒控制器；针对发生三相短路故障的线路末端，给出了其发电机功角、角速度和输出电压的仿真曲线．研究结果表明：鲁棒控制器在提高系统稳定性、稳定系统治出电压等方面有良好的控制效果。     

风力发电机组的LPVH∞控制器设计

针对大型风力发电机组容量增大,控制越来越复杂,特别是对机组动态稳定性要求很高这一特点,提出一种满足动态响应特性的增益调度LPV(linear parameter varying)鲁棒H∞控制器设计新方法,以解决机组的动态稳定性问题.利用LPV的凸分解方法,将风电机组线性化、模型化为具有凸多面体结构的LPV模型,利用LMI方法对凸多面体各顶点分别设计满足H∞性能和动态特性输出的反馈增益,再利用各顶点设计的反馈控制器综合得到具有凸多面体结构的LPV控制器.仿真结果表明,该控制器能有效控制风机传动系统的运行.     

带有未建模动态的光学跟踪望远镜的鲁棒自适应控制

针对光学跟踪望远镜非线性数学模型，提出一种鲁棒自适应控制器的设计方法，可用于存在未建模动态和未知有界扰动的情况。通过引入一动态信号抑止未建模动态的影响，并采用自适应阻尼来抑止各种不确定性。应用Lyapunov稳定性理论证明，本鲁棒自适应控制器可保证整个非线性系统的稳定性，且通过适当选择参数，满足任意的跟踪精度。仿真试验表明，和有关文献的模型参考自适应控制器相比，本鲁棒自适应控制器能够保证输出跟踪任一光滑参考信号，自适应速度快，控制效果有很大的改善。     

多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制

如何有效地处理输入输出之间的复杂耦合和系统的各种不确定性对多输入多输出非线性参数系统的控制至关重要.通过引入辅助动态信号来刻画未建模动态,采用自适应非线性阻尼的方法抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动、未建模动态和输入输出之间的耦合对系统性能的影响, 并基于控制李亚普诺夫函数法来设计多输入多输出非线性参数系统的鲁棒自适应控制器.所提出的鲁棒自适应控制法不必对系统的未知参数进行估计.理论证明,所提方法保证闭环系统的所有信号一致有界,且通过选择适当的设计参数,可使跟踪误差任意的小.仿真结果例证了所提出控制法的有效性.     

非线性参数化系统的鲁棒自适应控制

针对一类重要的多输入多输出非线性参数化系统提出了一种新的鲁棒自适应控制器的设计方法,采用自适应非线性阻尼和变能量函数法来抑制未建模动态和扰动对系统的影响.Lya-punov稳定性分析和仿真结果表明,该方法可以保证整个系统的稳定性.     

一类一阶控制系数未知非线性系统有限时间镇定

为了解决电力系统区间震荡问题, 已经发展形成了多种控制策略.在许多国家一些大规模的电力系统中,为解决各种不同的电力系统的运行和规划问题,采用了越来越多的柔性交流输电系统装置(FACTS).设计目标之一是减少系统中存在的一些临界区间震荡.基于变结构控制技术,提出了FACTS控制器,用以缓解区间震荡问题,研究了串联和并联的FACTS装置,并给出实例加以研究用以说明所提出控制器的有效性.     

基于新条件的一类不确定离散时间非线性时滞系统的鲁棒控制

针对状态可测的一类不确定离散时间非线性时滞系统,基于新的稳定性条件研究其鲁棒控制问题。采用T—S模型对非线性系统进行建模,根据李雅普诺夫稳定性理论,以线性矩阵不等式（LMI）的形式,利用分散化并行分布补偿（PDC）的方法设计了控制器,给出了实现该非线性系统控制的充分条件。并通过数值仿真对提出的方法进行了验证,仿真结果表明了该方法的正确性。     

一类非线性不确定中立型系统的鲁棒自适应滑模控制

针对一类匹配非线性不确定中立型时滞系统的鲁棒镇定问题,利用Lyapunov稳定性理论,提出了一种能渐近稳定系统的自适应滑模控制器。基于滑模控制技术,确保了该控制器能驱赶系统状态达到事先指定的滑动超平面,从而获得想要的动态性能。一但系统动态达到滑动运动阶段,系统对不确定是不敏感的。自适应技术的应用克服了不确定的未知上界,并能满足可达条件能。最后,给出的一个仿真例子证明了该自适应滑模控制器的有效性,从而保证了闭环系统的全局渐近稳定性。     

含状态项积分的时滞非线性系统鲁棒控制

研究了含状态变量积分项的一类状态时滞、控制输入时滞的非线性系统的鲁棒稳定性问题。给出了新的坐标变换,构造了Lyapunov-Krasovskii函数,并设计了相应的控制器,控制器的增益系数可通过求解线性矩阵不等式得到。数值计算实例表明,相对于某些控制器,所给出的控制器可使具有较大状态时滞的不确定线性系统一致鲁棒稳定,显示了该控制器具有较广泛的适应性。     

受控正时滞系统的弹性静态输出反馈镇定

研究了具有区间不确定性的受控正时滞系统的弹性静态输出反馈镇定问题。通过引入一个小的标量,得到了正时滞系统渐近稳定的一个充要条件,使得Lyapunov矩阵与系统矩阵得以分离,从而更利于输出反馈控制器的设计。基于此条件并利用矩阵不等式技术,针对控制矩阵的不同情形,给出了具有区间加性摄动的弹性控制器存在的充要／充分条件及具体表达式,其中控制器增益矩阵可利用锥补线性化技巧进行有效地求解。数值算例表明了设计方法的有效性。     

基于神经网络方法的不确定非线性微分-代数子系统的鲁棒反推镇定控制

对于指数1且关联可测的不确定非线性微分-代数子系统,将反推方法和神经网络相结合,研究了其鲁棒渐近镇定控制问题.基于反推方法来构造镇定控制器,利用3层的神经网络来逼近每一步控制器构造过程中的不确定项.提出一种新的自适应算法对神经网络权值进行在线调节,并适当选取每一步虚拟控制器的参数,最终得到的控制器使得闭环系统是渐近稳定的.     

一类非线性网络控制系统的鲁棒镇定问题

研究了一类带有不确定的非线性网络控制系统（NCSs）的鲁棒镇定问题。在非线性NCSs中,被控对象被表示为一个带有不确定的Takagi—Sugeno（T—S）模糊模型。利用Lyapunov—Krasovskii泛函方法和时滞输入方法,针对不确定非线性NCSs,给出了一个基于线性矩阵不等式（LMIs）形式的网络控制器设计方法。     

风电机组变桨鲁棒控制

针对风电机组输出转速稳定控制问题,提出了一种基于定量反馈理论的桨距角鲁棒控制策略.由于在随机变化风速作用下,非线性的风机模型中部分参数是变化的,提出了基于线性系统稳定性图形作为判据的定量反馈的变桨鲁棒控制器设计方法,以减弱风机模型不确定因素对输出转速的影响.结果表明,所提出的控制器对高风速区扰动风速作用下系统的输出稳定性能具有较好控制效果,并且对风电机组能量传动模型中参数不确定性具有较强的鲁棒性.     

一类互联系统的局部输入状态镇定

针对由局部输入状态可镇定和输入状态稳定的两个子系统组成的前馈系统，设计饱和控制达到局部输入状态镇定的目的，即相应的闭环为输入受限的输入状态稳定。首先研究其中一个子系统的局部输入状态镇定问题，获得输入状态间的增益，然后基于一定的增益条件，运用小增益原理循序确定饱和控制的饱和度，得到前馈系统的简单鲁棒控制律。作为验证，设计一个低维前馈模型的饱和控制，仿真结果验证了理论分析的正确性。     

Dynamic extending nonlinear H∞ control and its application to hydraulic turbine governor

There exists a large class of nonlinear systems with uncertainties, such as hydraulic turbine governors, whose robust control problem is hard to solve by means of the existing robust control approaches. For this class of systems, this work presents a dynamic extending H∞ controller via both differential geometry and H∞ theory. Furthermore, based on differential game theory, it has been verified that the proposed control strategy has robustness in the sense that the disturbance can be attenuated effectively because the L2-gain from the disturbance input to the regulation output signal could be reduced to any given level. Thirdly, a robust control strategy for hydraulic turbine governor is designed according to the proposed extending H∞ control method, and has been developed into a real control equipment. Finally the field experiments are carried out which show clearly that the developed control equipment can enhance transient stability of power systems more effectively than the conventional controller.