不确定系统鲁棒容错H∞控制的LMI设计方法

针对不确定线性系统,研究了执行器失效情况下鲁棒容错H_∞控制问题.基于连续增益故障模式.利用线性矩阵不等式LMI推导了系统H_∞指标约束下鲁棒容错镇定的充要条件,分别给出了输出反馈和状态反馈H_∞控制器的设计方法.通过引入变量代换,将求解输出反馈H_∞指标约束的鲁棒容错控制器的可解条件转化为标准的LMI所获得的控制器不仅能使故障系统鲁棒定,并且能达到给定的H_∞性能指标.仿真实例验证了所提出设计方法的有效性.

     

不确定时滞系统执行器故障模式下的满意容错控制

针对含有不确定参数的离散时滞系统,在执行器增益故障情况下,研究了含时滞记忆的状态反馈满意容错控制器的设计问题.在采用合理的执行器故障描述条件下,分别给出了无外界扰动输入时含有时滞记忆和无时滞记忆状态反馈鲁棒容错控制器的存在条件;进一步给出了在H∞扰动衰减指标约束下,含有时滞记忆和无时滞记忆状态反馈鲁棒容错控制器的设计方法.仿真算例验证了该方法的有效性.     

基于连续故障模型的Ｄｅｌｔａ算子系统可靠鲁棒H∞ 控制

研究具有执行器故障的Ｄｅｌｔａ算子线性不确定系统的可靠鲁棒H_∞ 问题．设计控制器,确保在执行器发生故障时闭环系统仍能保持鲁棒稳定,且满足给定的H_∞ 指标．针对执行器连续故障模型,运用线性矩阵不等式方法,得到Ｄｅｌｔａ算子系统α-次优可靠鲁棒H_∞ 状态反馈控制器的存在条件和设计方法,并进一步给出了Ｄｅｌｔａ算子系统最优可靠鲁棒H_∞ 控制器的设计方法．数值算例表明,该设计方法是有效而可行的．

     

具有非线性扰动的广义系统的鲁棒H∞控制

研究具有非线性结构扰动广义系统的鲁棒H_∞控制和鲁棒H_∞保性能控制问题,该不确定性为时间和状态的函数,且满足Lipschitz条件.目的是分别设计系统的鲁棒H_∞控制器和鲁棒H_∞保性能控制器.应用线性矩阵不等式方法,分别给出了系统的鲁棒H_∞控制器和鲁棒H_∞保性能控制器存在的充分条件.当这些条件可解时,分别给出了鲁棒H_∞控制器和鲁棒H_∞保性能控制器的表达式.最后通过一个仿真算例说明了所给出方法的应用.

     

一类不确定系统鲁棒容错D-稳定性分析

研究不确定系统D-稳定鲁棒容错H_∞控制问题.基于连续型执行器故障模式,利用线性矩阵不等式(LMI),给出了系统D-稳定的鲁棒容错输出反馈控制器存在的充分条件,并将动态输出反馈控制器设计方法归结为求解一族线性矩阵不等式组.仿真示例表明,无论执行器是否发生故障,所得到的动态输出反馈控制器不仅保证闭环系统是D-稳定的,而且满足给定的H_∞干扰指标,从而验证了所提出的控制器设计方法的有效性.

     

执行器饱和不确定NCS 非脆弱鲁棒容错控制

针对存在时变时延和丢包的不确定网络化控制系统(NCS), 同时考虑执行器饱和、控制器参数摄动以及非线性扰动等约束, 研究执行器发生结构性失效故障时系统的鲁棒容错多约束控制问题. 基于时滞依赖Lyapunov 方法和容错吸引域定义, 采用状态反馈控制策略推证出了闭环故障不确定网络化控制系统稳定的少保守性不变集充分条件, 并给出了非脆弱鲁棒容错控制器的设计方法以及最大容错吸引域的估计. 仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

     

具有极点约束的鲁棒H2/H∞满意容错控制

针对不确定性不满足匹配条件的随机线性离散系统,研究执行器发生故障时满意容错控制器的设计问题.在更一般的连续型执行器故障模型下,所设计的控制器可保证闭环系统同时满足区域极点指标,H_∞范数指标和 H₂性能指标约束.建立了3类指标的相容性,并给出了相容指标约束下控制器存在的充分条件和设计步骤.仿真实例验证了该方法的有效性,并通过与不考虑故障的系统进行比较,说明对系统进行满意容错控制的必要性.

     

具有区间时变时滞的离散Markov跳变系统鲁棒H∞ 控制

研究一类具有区间时变时滞的离散时间不确定Ｍａｒｋｏｖ跳变系统的时滞相关鲁棒H_∞ 控制问题．通过构造新的Ｌｙａｐｕｎｏｖ Ｋｒａｓｏｖｓｋｉｉ泛函,基于有限和不等式方法设计状态反馈控制器,使得闭环系统在容许不确定性下鲁棒稳定,且对能量有界的输入噪声满足一定输入输出H_∞ 增益．在新控制器存在条件中未引入任何自由变量矩阵,使之
可更为有效地求解．基于锥补线性化的迭代算法可有效求解H_∞ 次优控制器．数值算例表明了所提出方法的有效性．

     

时滞相关不确定随机系统的鲁棒H∞控制

针对具有时变时滞和范数有界不确定性的随机系统,研究其随机镇定和鲁棒H_∞控制问题.设计状态反馈控制器,使得对所有可容许的不确定性,闭环系统随机稳定且满足给定的H_∞性能指标.利用线性矩阵不等式(LMI)及自由权矩阵技术得到系统镇定的一个充分条件,该充分条件由一组时滞相关的矩阵不等式表达.最后通过仿真数例表明了所提出方法的有效性.

     

一类不确定时滞系统的非线性H∞控制

利用Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式工具,讨论了一类不确定时滞系统的非线性H_∞控制问题.设计的非线性H_∞控制器可由线性矩阵不等式的解给出.进一步,建立一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,得到了不确定时滞系统的最优状态反馈H_∞控制律.仿真示例表明了该方法的可行性.

     

含时滞记忆的非线性时滞系统满意容错控制

针对一类基于T-S模糊模型描述的非线性时滞系统,研究在一般执行器故障模式下的含时滞记忆的鲁棒H∞容错控制器设计问题.针对任意连续型执行器故障模式,采用并行分布式补偿原理设计含记忆型状态反馈控制器,给出非线性时滞系统在执行器发生故障情况下的鲁棒镇定准则.然后给出H∞性能指标约束下的满意容错控制器的设计方法和设计步骤.提出的含时滞记忆的状态反馈控制方法可以确保当执行器发生故障时,闭环系统不仅具有渐近稳定性,而且有一定的抗扰动性能,状态反馈控制器设计的保守性较不含时滞记忆控制器设计方法大大降低.仿真实例验证了鲁棒容错控制策略的有效性.     

不确定关联网络系统分散H∞ 量化控制

研究同时具有状态和控制输入的两量化器的不确定关联网络系统分散H_∞ 状态反馈控制器和量化器参数的设计问题．由于状态在传送到控制器之前,以及控制器输入到系统时信号需要被量化,使系统的性能不能得到保证．为此,提出了一种依赖于状态调节量化器参数的策略,使得所得的闭环系统渐近稳定,并且能获得在没有量化器情况下相同的H_∞ 扰动抑制水平．控制器的设计和量化器的参数都是根据子系统信息以分散的方式构造的．

     

一类非线性时滞系统的H∞鲁棒故障检测滤波器设计

研究一类受时变时滞影响的非线性不确定系统H_∞鲁棒故障检测滤波器设计问题.首先采用基于观测器的故障检测滤波器作为残差产生器,将故障检测滤波器设计归结为H_∞滤波问题;然后应用Lyapunov-Krasovskii方法,推导并证明了问题可解的依赖时滞的充分条件,通过求解线性矩阵不等式得到了观测器增益矩阵的解;最后通过算例验证了所提出方法的有效性。

     

一类不确定非线性切换系统的鲁棒容错控制

研究一类不确定非线性切换系统的鲁棒容错控制问题.当执行器失效或部分失效时,利用Lyapunov函数法建立切换闭环系统混杂状态反馈容错控制器存在的充分条件;然后运用线性矩阵不等式将鲁棒容错控制器设计问题转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题,从而借助Matlab中线性矩阵不等式工具箱求解;最后通过数值算例验证了所提出设计方法的有效性.

     

一种可保证瞬态特性的改进的鲁棒模型参考自适应控制

针对典型的鲁棒模型参考自适应控制中瞬态性能无法得到保障的问题, 提出一种改进的鲁棒模型参考自适应控制器. 该控制器在标准的鲁棒自适应控制中加入??_∞ 补偿器, 以抑制闭环自适应系统中参数估计误差和不确定扰动对系统输出跟踪性能造成的不利影响. 理论分析和仿真验证表明, 所提出的控制器不但保留了典型鲁棒模型参考自适应控制的理想特性, 并且通过设计适当的??∞ 补偿器使得闭环系统的瞬态性得到了较大的改善, 其改善的程度依赖于??∞ 补偿器性能指标的大小.

     

基于鲁棒自适应滑模观测器的多故障重构

针对一类不确定非线性系统, 基于滑模观测器研究执行器和传感器同时故障时的鲁棒重构问题. 引入线性变换矩阵并添加后置滤波器构建增维系统, 综合??_∞ 控制将鲁棒滑模观测器增益矩阵设计方法, 转化为LMI 约束下的多目标凸优化问题. 在滑模增益中添加了自适应律, 确保状态估计误差渐近稳定, 同时滑模运动经有限时间到达滑模面, 在此基础上给出执行器和传感器故障同时重构算法. 最后通过数值算例表明了所提出方法的有效性.

     

具有时延和丢包的网络控制系统H∞状态反馈控制

研究了具有时延和数据包丢失的网络控制系统H_∞状态反馈控制问题.考虑了网络控制系统中同时存在时延和数据包丢失的情况,将丢包过程建模为有限状态的马尔可夫过程.在此模型的基础上,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出了保持系统均方稳定且满足H_∞性能的控制器存在的充分条件,并给出了相应的设计方法.最后数例仿真结果表明了控制器设计方法的有效性.

     

并联混合有源电力滤波器自适应L2增益鲁棒控制

为了抑制外界未知扰动和参数摄动对并联混合有源电力滤波器(SHAPF) 系统性能的影响, 提出一种新型的自适应L₂ 增益鲁棒控制策略. 首先建立含有扰动和参数摄动的SHAPF 欧拉-拉格朗日(EL) 数学模型, 得到了SHAPF 在dq 坐标系下的误差动态模型; 然后通过构造适当的Lyapunov 函数设计参数自适应控制率, 实现了对系统参数摄动的补偿, 进而利用阻尼注入方法设计系统的L₂增益鲁棒控制器, 以保证闭环系统的 gamma  耗散性. 仿真实验验证了所提出策略的正确性和有效性.

     

不确定Delta算子系统的鲁棒H∞重构控制

讨论一类含有参数不确定和执行器故障的Delta算子系统鲁棒H_∞ 重构控制设计问题. 通过利用故障检测与隔离(FDI)技术, 在考虑不可检测故障执行器输入为能量有界的干扰信号情形下, 基于H_∞ 干扰抑制的思想, 给出了系统可鲁棒H_∞ 镇定的充分条件. 所设计的控制器可使闭环系统鲁棒稳定, 而且对可允许的不确定性和执行器故障具有一定的H_∞ 性能. 数值例子说明了本文设计方法的有效性.