多平衡点二维线性时不变切换系统的稳定性及镇定性

研究含不稳定子系统的多平衡点二维线性时不变切换系统的稳定性和镇定性问题.首先,在每一子系统仅有唯一焦点或中心、不同子系统的平衡点互异的情形下,确定含所有子系统平衡点的唯一特定区域,据此给出系统区域稳定的概念;然后,基于区域稳定的定义,利用解析法得到系统全局区域渐近稳定的简单判据,并设计了全局区域渐近镇定控制器及其算法.最后,通过数值仿真算例表明了所得结果的有效性和易操作性.     

基于最小驻留时间法估计线性切换系统的分量最终界

研究线性切换系统的最终界问题.首先,通过应用最小驻留时间法和分量最终界方法得到线性切换系统的分量最终界;然后,基于2-范数方法得到了估计线性切换系统最小驻留时间的新方法.与已有方法相比,该方法在某些情况下具有一定的优势,减少了估计的保守性.数值仿真结果验证了所得结论的正确性和有效性.     

离散多平衡点正切换系统有限区间稳定与镇定

在切换事件中,外界环境的干扰或者事物自身的发展变化会导致多平衡点现象.此时,多平衡点切换系统模型比传统的切换系统模型更适合描述此类事件.因此本文研究离散多平衡点正切换线性系统在有限时间区间上的稳定性与镇定性.第1,给出离散多平衡点线性切换系统为正的充要条件.第2,提出离散多平衡点正切换线性系统在有限时间区间上稳定的概念.第3,通过构造合适的Lyapunov函数以及合理分配系统的驻留时间与切换次数,针对部分子系统不稳定的离散多平衡点正切换线性系统,建立所考虑的自治系统有限时间稳定的充分条件.第4,给出非自治多平衡点正切换线性系统的控制器设计.最后,仿真例子验证理论结果的正确性.     

一类切换线性广义系统的稳定性

提出了一种新的切换系统即广义切换系统．应用共同Lyapunov函数方法研究切换线性广义系统的稳定性,给出了切换广义系统在任意切换律下都稳定的充分条件．以及构造一类共同Lyapunov函数的方法．最后的数值例子说明了方法的可行性．     

线性切换系统经周期切换渐近稳定性研究

研究一类含有两个子系统的线性切换系统经周期切换渐近稳定问题.首先给出了特殊周期切换,即等时切换下线性切换系统渐近稳定的充要条件;然后将所得结论进行了推广,使之适合于一般的周期切换情形,并结合自适应思想提出了实现系统周期切换的方法,使之能应用于工程实际.特别指出,一个系统可经切换达到二次稳定的充要条件是该系统可经周期切换渐近稳定.对于一类线性切换系统,采用周期切换可使切换信号的设计变得相对简单.仿真结果表明了所提出的方法简洁而有效.     

一类离散线性切换系统的最优控制

研究了一类离散线性切换系统在切换时间、切换次数固定的情况下的二次最优控制问题.利用离散动态规划的方法,将多级决策过程分解成一系列易于求解的单级决策过程,求出最优控制序列和最优切换序列,并给出算法.最后通过一个数值例子来说明所提出的方法的有效性.     

具有脉冲作用的切换线性广义系统的稳定性

本文引入一类新的系统模型—具有脉冲作用的切换线性广义系统. 应用驻留时间(Dwell time)方法和平均驻留时间(Average dwell time)方法研究其稳定性问题, 并给出系统指数稳定性的充分条件. 证明了当平均驻留时间足够大且重设律是允许的, 那么系统是指数稳定的. 利用广义系统的受限等价性质, 具体给出允许的重设律的设计方法. 数值例子说明本文方法的有效性.     

一类线性切换广义系统的保性能控制

针对一类线性切换广义系统,研究了其在任意切换策略下的保性能控制问题。结合一个二次型性能指标,利用单Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式(LMI)技术,给出了状态反馈保性能控制器存在的一个充分条件,使得相应的闭环切换广义系统保持正则、稳定和无脉冲,且闭环性能指标值不超过某个确定上界。并进一步将保性能控制器的设计问题转化为线性矩阵不等式的可行解问题,使得控制器的设计更加简便,易于操作。这个条件可以通过Matlab的LMI工具箱求解,适合在工程中应用。数值仿真例子说明了该方法的有效性。     

一类线性连续切换系统的迭代学习控制

针对有限时间区间内执行重复控制任务的线性连续切换系统,考虑基于迭代学习的跟踪控制问题.假设线性切换系统的切换率在时间域内是任意的,提出该类系统的D型迭代学习控制算法.理论分析表明,当学习增益矩阵满足一定的条件时,D型迭代学习控制算法可以保证切换系统的实际输出在整个运行区间上一致收敛于期望输出,实现完全跟踪控制.数值仿真进一步验证了方法的有效性.     

基于模糊切换策略的线性切换系统的稳定性

切换系统在运行中常受到干扰、时滞等影响,致使切换系统很难准确实施已确定的切换策略,因此系统的稳定性不能得到保证,鉴于此,本文基于模糊方法研究切换系统的稳定性问题,以增强系统的鲁棒性。将切换系统转换成T—S模糊模型,该系统具有非线性性;依据变量-梯度法,给出此系统在原点的小领域内渐近稳定的充分条件,同时获得模糊切换策略。系统仿真证实此方法简单而有效。     

分布参数切换系统的稳定性分析

将切换系统的概念引入到分布参数系统中,提出分布参数切换系统的概念．结合切换系统和分布参数系统的建模方法,建立了两类分布参数切换系统的模型．运用切换系统的稳定性分析方法,对两类分布参数切换系统的稳定性进行分析,得出了指数稳定的充分条件．仿真示例验证了定理的正确性．     

一类切换线性系统的稳定性判别方法

研究了子系统中系统矩阵为对角标准型或者Jordan标准型的切换线性系统的稳定性．用状态方程的解来分析系统能量函数（状态向量的2范数）的单调性,得到系统在任意切换序列下渐近稳定的充分条件．另外,根据这些条件可以比较容易地设计出渐近稳定的切换序列．最后通过一个数值例子来说明所得到结论的效果．     

基于时间依赖切换信号的切换系统稳定性分析研究进展

稳定性分析是研究切换系统时的基本问题.本文基于时间依赖的切换信号,回顾了切换系统的稳定性分析问题的研究进展及最新成果.首先,系统地介绍了常见的时间依赖的切换信号.在此基础上,分别介绍了连续和离散切换系统的稳定性分析的成果,并讨论了各方法的优缺点.最后,对切换系统的发展进行了展望.     

Stability analysis via the concept of Lyapunov exponents: a case study in optimal controlled biped standing

Balancing control is important for biped standing. In spite of large efforts, it is very difficult to design balancing control strategies satisfying three requirements simultaneously: maintaining postural stability, improving energy efficiency and satisfying the constraints between the biped feet and the ground. In this article, a proportional-derivative (PD) controller is proposed for a standing biped, which is simplified as a two-link inverted pendulum with one additional rigid foot-link. The genetic algorithm (GA) is used to search for the control gain meeting all three requirements. The stability analysis of such a deterministic biped control system is carried out using the concept of Lyapunov exponents (LEs), based on which, the system stability, where the disturbance comes from the initial states, and the structural stability, where the disturbance comes from the PD gains, are examined quantitively in terms of stability region. This article contributes to the biped balancing control, more significantly, the method shown in the studied case of biped provides a general framework of systematic stability analysis for certain deterministic nonlinear dynamical systems.     

控制模态转移型系统的稳定切换

离散事件决策子系统和数值反馈子系统合成的混合控制系统呈现出复杂的稳定动态特性.研究了在达到模态切换周期的控制规则下,相应的系统连续状态轨迹的平稳性.给出了具有较少约束的李雅谱诺夫型判据,不要求全局一致的李雅谱诺夫函数,不要求每个模态下的能量函数单调递减.     

离散线性开关系统切换的模糊方法

在已知离散线性开关系统全局渐近稳定前提下,将线性开关系统切换问题转化为相应T－S模型模糊区域划分问题,通过在线实时调整T－S模型隶属函数参数来确定模糊区域,以二阶离散线性开关系统为例,给出了实现系统全局渐近稳定的模糊切换策略,该方法可扩展到高阶线性开关系统,计算机仿真证实该方法简捷,有效。     

一类多包传输网络控制系统的设计及稳定性分析

根据现场总线网络的传输特性,提出了一种适用于多包传输网络控制系统的设计方法,即控制器和传感器节点采取时间驱动方式工作,执行器节点采用事件驱动方式;将多包传输网络控制系统建模为切换控制系统．然后基于切换系统分析方法和稳定性理论得出了网络控制系统指数稳定的充分条件．最后,通过实例分析证实了本文所提设计方法的可行性,以及理论的正确性．