一类扩展结构大系统的分散有限时间鲁棒关联镇定

研究一类扩展结构大系统分散有限时间鲁棒关联镇定问题. 扩展结构大系统是在原结构系统上增加新子系统而构成的, 在原系统分散控制律确定不变的情况下, 设计新加入子系统的鲁棒分散控制律, 使扩展后的系统仍能保持有限时间关联稳定. 利用LMI 方法推导此类系统基于状态反馈和输出反馈的分散有限时间关联镇定的充分条件, 并给出扩展子系统的相应控制器的设计方法. 最后通过仿真实验表明了所提出方法的可行性和有效性.

     

改进的网型结构电力系统鲁棒重叠分散控制

研究一类多区域互联电力系统的特殊重叠分解及其鲁棒分散控制问题,提出一种新的互联电力系统重叠分解的方法。该方法根据电力系统本身的结构信息约束和大系统包含原理的约束条件,对系统进行重叠分解处理,使原系统扩展成为两两子系统;然后,在有机结构控制(OSC)的线性矩阵不等式(LMI)方法的基础上,为系统设计了改进的鲁棒分散控制器。以一个4区域网型结构电力系统为例进行仿真研究,其结果表明,所设计的控制器较直接使用LMI方法能使系统具有更令人满意的控制性能。     

结构不确定离散车组偏差系统分散鲁棒控制

研究具有结构不确定性的离散车组偏差系统的分散鲁棒控制问题.应用大系统包含原理的约束条件扩展系统的信息重叠结构;兼顾系统的结构不确定性和系统数据传榆时延,将扩展后的模型离散化;采用求解线性矩阵不等式( LMIs)的方法设计出系统在无外界干扰情况下的状态反馈分散鲁棒控制器,以及有外界干扰情况下的H∞次优状态反馈分散鲁棒控制器.仿真结果表明,应用所提出的控制方法控制具有结构不确定性的离散车组偏差系统是有效的.     

Delta算子系统动态输出反馈D-稳定鲁棒协方差控制

研究Delta算子描述的线性不确定系统基于动态输出反馈的D-稳定鲁棒协方差控制问题.设计动态输出反馈控制器,使Delta算子不确定系统鲁棒D-稳定,且稳态输出协方差矩阵具有给定上界.利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出D-稳定鲁棒协方差控制器存在的充分条件.在此基础上,提出相应控制器的设计算法.数值算例表明了该设计方法的可行性.     

具有输入饱和的非线性关联大系统的分散控制

考虑了一类具有输入饱和的不确定非线性关联大系统的分散输出反馈鲁棒镇定问题,利用Riccati方程的方法和矩阵的Moore-Penrose逆给出了这类系统的一种分散输出反馈鲁棒镇定控制器的设计方法.同时,考虑了一类具有输入饱和的不确定非线性相似关联大系统,利用相似系统的结构特点,简化了分散输出反馈鲁棒镇定的条件.     

Delta 算子系统动态输出反馈 D-稳定鲁棒协方差控制

研究Delta 算子描述的线性不确定系统基于动态输出反馈的D- 稳定鲁棒协方差控制问题 .设计动态输出反馈控制器,使 Delta 算子不确定系统鲁棒D- 稳定,且稳态输出协方差矩阵具有给定上界. 利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出D- 稳定鲁棒协方差控制器存在的充分条件. 在此基础上,提出相应控制器的设计算法. 数值算例表明了该设计方法的可行性.

     

可逆冷带轧机速度张力系统的分散重叠控制

针对可逆冷带轧机速度张力系统的耦合和协调控制问题,提出了速度张力分散重叠控制方法.该方法首先利用包含原理和重叠结构分解,扩展原系统的状态空间,得到多个解耦的重叠子系统,并应用线性二次型(LQ)最优控制和顺序设计方法,设计各子系统的控制律.其次,将所设计的控制律收缩至原系统的状态空间,得到原系统的控制器.最后对某1422mm可逆冷带轧机的速度张力控制系统进行了仿真研究.结果表明,本文所提出的速度张力分散重叠控制方法能有效弱化速度与张力间的耦合,实现主轧机与左、右卷取机间的协调控制,同时改善了张力控制系统的动态性能,保证了轧机升降速时的张力控制精度.     

数值界不确定性关联大系统分散鲁棒H∞控制

针对一类状态阵,控制输入阵及关联阵中存在数值界不确定性的关联大系统,研究其分散鲁棒H∞状态反馈和输出反馈控制器设计问题.基于有界实引理,推导出了其存在分散鲁棒H∞控制器的充分条件,即一组矩阵不等式有解.利用Schur补引理,通过固定不同变量,提出了一种构建分散控制器的同伦迭代线性矩阵不等式方法.所获得的控制器使闭环大系统鲁棒稳定,并且达到给定的H∞性能指标.最后用数值例子说明了所提的设计方法的有效性.     

非线性大系统的分散输出反馈半全局鲁棒镇定

从半全局镇定角度研究非线性大系统的分散输出反馈鲁棒镇定问题．对一类满足新型增长条件的非线性大系统, 给出了分散输出反馈半全局鲁棒镇定控制器的设计方法．对任意给定状态空间的紧子集, 可经此方法设计分散输出反馈控制器, 使受控大系统在原点是渐近稳定的同时吸引域包含指定的紧子集．     

互联大系统分散鲁棒控制器设计的BMI方法

讨论具有重叠结构互联大系统的分解及分散鲁棒Ｈ∞控制器的设计问题，首先利用包含原理的约束和聚类条件（１，２）对系统进行重叠结构分解，然后对扩展空间中已解耦的互联系统，用ＢＭＩ方法设计分解的鲁棒Ｈ∞控制器作为原系统的一个次优控制。     

一类切换模糊时滞组合系统的分散镇定

提出了切换模糊时滞组合系统模型,并研究了状态和互联项具有时滞情况下的分散镇定问题.当每个互联子系统中的每个切换子系统具有有限个备选的状态反馈控制器,且单一控制器均不能保证系统稳定的情况下,利用多Lyapunov函数方法给出了时滞相关的矩阵不等式条件和分散切换律设计方法,使系统在所提出的分散切换律和分散控制器下渐近稳定.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

非线性扩展结构大系统自适应神经网络跟踪控制

针对一类非线性关联大系统在结构扩展时的跟踪控制问题, 提出一种采用自适应神经网络的控制方法. 该方法要求在不改变原结构系统控制律的前提下设计新加入子系统的控制律和自适应律, 使扩展后所有子系统都具有很好的跟踪性能. 这里主要利用神经网络的逼近功能以及Backstepping 技术来设计自适应律和控制律, 通过Lyapunov 理论证明在该控制器的作用下闭环系统的所有信号均是有界的, 并可使系统准确跟踪. 仿真结果验证了所提出方法的有效性.

     

基于包含原理一般动态互联系统的分解与分散控制

针对一般结构互联系统的动态变化, 通过系统结构的描述, 以包含原理的多重叠分解为基础, 构建出适用于一般结构互联系统对对分解与重叠分散控制的扩展收缩变换矩阵、置换矩阵及相关的补偿矩阵; 然后根据所提出的子系统对的删除与添加方式, 构建出相应的删除矩阵与添加矩阵, 并将两者结合得到用于完成结构变化后的互联系统对对分解与重叠分散控制的结构变化矩阵, 从而实现具有一般动态结构互联系统的分解与分散控制; 最后以四区域互联电力系统AGC为例对其进行详细说明.

     

不确定奇异大系统分散鲁棒预测控制

针对一类不确定奇异关联大系统,讨论了当系统状态不可测时,基于输出反馈的分散鲁棒预测控制问题.通过构造Lyapunov函数以及应用线性矩阵不等式方法,将"min-max"优化问题转化为凸优化问题求解,从而得到了输出反馈分散控制器存在的充分条件和显示表达式.证明了优化问题在初始时刻的可行解能保证奇异闭环大系统渐近稳定且正则无脉冲.仿真结果验证了算法的有效性.     

Pair-wise decomposition and coordinated control of complex systems

Pair-wise decomposition and coordinated control for complex interconnected systems with any information structure constraints are proposed in this paper. Based on the inclusion principle, a permuted inclusion principle is presented to expand the system into an expanded space, from which a recurrent reverse order of pair-wise subsystems is extracted. By a standard LQ control, pair-wise controllers can be designed to stabilize and coordinate the pair-wise subsystems. According to these controllers, a coordinated compensator of subsystem interconnections is introduced in order to obtain a coordination-based controller for the expanded system. Therefore, a coordinated controller of the system can be contracted from the expanded space under the conditions of the inclusion principle. Moreover, a sufficient condition of connective stability for the system is also proved by the Lyapunov function and M-matrix. A main advantage of the proposed decomposition and control is that it allows any variation of information structure constraints of the system, especially the increase and decrease of subsystem numbers. Finally, the effectiveness of the proposed methodology is demonstrated by an application of automatic generation control to a four-area electric power system.     

Overlapping decentralized approach to automation generation control of multi-area power systems

An overlapping decentralized control scheme is presented and applied to automatic generation control (AGC) for multi-area power systems. Based on the inclusion principle, the system is first decomposed in the expanded space as a group of pair-wise subsystems (areas). Then, the decentralized controllers designed, by standard linear quadratic (LQ) control laws are implemented in each pair-wise subsystem. Finally, the overlapping decentralized controller is obtained by coordinating and contracting the pair-wise decentralized controllers from the expanded space to the original space, preserving the inclusion conditions. When applied to AGC of a four-area power system, the proposed methodology not only guarantees AGC qualities, but also increases the system reliability with respect to a wide variety of structured perturbations. Simulation results illustrate the effectiveness of the presented approach both in the general case of information structure constraints and in the cases when some pairs of subsystems are disconnected by unpredicted faults.     

Decentralized overlapping control of a formation of unmanned aerial vehicles

Decentralized overlapping feedback laws are designed for a formation of unmanned aerial vehicles. The dynamic model of the formation with an information structure constraint in which each vehicle, except the leader, only detects the vehicle directly in front of it, is treated as an interconnected system with overlapping subsystems. Using the mathematical framework of the inclusion principle, the interconnected system is expanded into a higher dimensional space in which the subsystems appear to be disjoint. Then, at each subsystem, a static state feedback controller is designed to robustly stabilize the perturbed nominal dynamics of the subsystem. The design procedure is based on the application of convex optimization tools involving linear matrix inequalities. As a final step, the decentralized controllers are contracted back to the original interconnected system for implementation.     

Decentralized adaptive output feedback control via input/output inversion

A decentralized adaptive output feedback control design method is presented for control of large-scale interconnected systems. It is assumed that all the controllers share prior information about the subsystem reference models. Based on that information, a linear dynamic output feedback compensator and linearly parameterized neural network (NN) are introduced for each subsystem to partially cancel the effect of the interconnections on the tracking performance. Boundedness of error signals is shown through Lyapunov's direct method.     

受动态约束的谐波传动式可重构模块机器人分散积分滑模控制

针对受外界动态约束的谐波传动式可重构模块机器人轨迹跟踪问题, 提出一种基于关节力矩反馈的分散积分滑模控制方法. 在无力/力矩传感器且存在耦合模型不确定性的条件下即能获得良好的控制品质. 基于谐波传动模型, 仅采用位置测量数据估计关节力矩, 并建立机器人子系统动力学模型. 基于可变增益超螺旋算法(VGSTA) 设 计分散积分滑模控制器, 补偿模型不确定性并削弱控制器抖振. 采用Lyapunov 理论对系统的渐近稳定性进行了证明. 值仿真结果验证了所设计的控制器的优越性.