T-S模糊模型控制器的LMI设计方法

为了探讨模糊控制系统的稳定性分析和设计方法,依据模糊控制理论,把离散T-S模糊模型看成是一个线性不确定系统,提出了基于线性矩阵不等式和分段Lyapunov函数的模糊控制器设计方法.将闭环控制系统的稳定要求、性能指标约束条件统一到线性矩阵不等式的框架内,通过求解线性矩阵不等式族获得控制器参数.该方法能够保证系统全局稳定,并且具有良好的动态和稳态性能.     

离散非线性大系统的非脆弱H_∞保性能控制

针对一类用T-S模糊模型描述的不确定离散非线性大系统,研究了其鲁棒非脆弱H_∞保性能模糊控制问题.基于Lyapunov稳定理论,得到一种通过状态反馈实现的非脆弱H_∞保性能模糊控制器.该模糊控制器能保证闭环系统稳定和一定的二次型性能指标上界,同时具有H_∞下的干扰抑制作用.数值例子仿真表明了该设计方法的有效性.     

永磁同步电机混沌系统鲁棒非脆弱模糊H∞控制

为了探讨一类具有不确定参数的非线性系统T-S模糊模型,采用并行分布补偿策略,设计了两种带有不确定控制增益的模糊控制器。利用Lyapunov稳定性理论和矩阵理论,采用线性矩阵不等式(LMI)的处理方法,给出了存在非脆弱模糊控制器且满足鲁棒H∞性能指标的充分条件。用满足这一条件的控制器来控制永磁同步电机(PMSM)混沌系统,选择实际中可行的交轴电压作为控制变量,使系统不仅对控制增益的变化有非脆弱性,而且当系统存在扰动时,该控制器设计方法也能很好的抑制干扰。     

基于T-S模型的模糊控制器设计

讨论了一类由T-S模糊模型表示的不确定时滞非线性系统的模糊控制器设计问题。刻画了系统的不确定性,采用并行分布补偿的基本思想设计了状态反馈控制器,分析了现有T-S型模糊控制器设计方法计算复杂且难以求解的原因,在此基础上,提出了一种与系统实时输入相关的动态模型简化算法。同时,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式等有关工具,得出了该不确定时滞非线性系统的稳定条件,并给出了系统以衰减率α全局渐近稳定的充分条件,从而相应得出T-S型模糊状态反馈控制器。仿真实例表明,该设计方法的有效性。     

基于模糊Lyapunov函数的机炉协调跟踪控制器设计

针对火力发电机组具有强非线性,现场运行中存在参数变动等特点,提出了一种基于机炉协调系统的T-S模糊模型进行鲁棒跟踪控制器设计的方法。首先针对一个锅炉—汽轮机模型中存在的非线性项,利用替换拆分方法,并考虑了参数变动因素,建立了系统的T-S模糊不确定参数模型。然后利用并行分配补偿方法设计模糊控制器,基于模糊Lyapunov函数进行控制系统的稳定性分析,借助线性矩阵不等式方法(linear matrix inequalities,LMI)将稳定性判据转换成凸优化问题,得到了宽松的系统保性能稳定跟踪控制率。最后将所设计的控制器用于机炉协调系统的跟踪控制,通过对比验证,证明了所提方法的有效性。     

四轮转向系统非脆弱控制器设计

以四轮转向系统为研究对象，引入H∞控制理论，设计了一种四轮转向系统非脆弱控制器存在的线性矩阵不等式（LMI）条件。通过H∞控制理论有效地抑制外部扰动对系统的干扰，利用Lyapunov函数方法以及矩阵不等式变换技术，将研究系统的控制器存在条件以矩阵不等式的形式给出。与现有的控制器设计方法相比，充分考虑了控制器存在的不确定性摄动，即非脆弱控制问题。最后，通过MATLAB仿真软件对所推导得出的控制器不等式存在条件进行验证，进一步证明了提出方法的有效性。     

变时滞影响下广域电力系统的H∞控制

针对大规模互联电力系统中时滞和干扰现象对系统运行造成的影响,研究了变时滞影响下广域电力系统H_∞控制问题。首先,构造新的增广向量和包含更多时滞信息的Lyapunov-Krasovskii泛函。然后,利用Wirtinger积分不等式、基于辅助函数的二重积分不等式和凸组合等方法对求导后的泛函进行估计,得到了具有较小保守性的稳定性结论。在此基础上,设计了无记忆的H_∞状态反馈控制器。并提出一种分步线性化的方法,将H_∞控制器存在性条件转化为严格线性矩阵不等式的形式。最后通过仿真验证了该方法可以扩大系统的稳定运行区域,控制器具有良好的控制效果。     

采用T-S模糊模型的TCSC多目标控制器设计

在电力系统中装设可控串联补偿(TCSC)可以改善系统的稳定性,抑制次同步谐振和区域间的低频振荡,提高远距离联络线的传输能力。为更好地发挥TCSC效益,利用模糊T-S模型无限逼近非线性系统的特性,提出了一种多目标TCSC控制器设计方法。建立了一类含TCSC的两机电力系统的模糊T-S模型,把闭环系统的稳定性、H∞性能、极点配置的要求统一到一个线性矩阵不等式组中,基于线性矩阵不等式理论实现了TCSC多目标控制器设计,采用并行分配补偿技术,设计出了全局非线性系统的控制规律。最后,利用MATLAB进行了仿真,结果表明所设计的控制器能有效提高电力系统的功角稳定性,保证系统具有良好的动态性能,能满足多个目标要求,具有比TCSC非线性H∞鲁棒控制器更优越的性能,且易于工程实现,它将会在电力系统稳定控制中得到更多应用。     

离散T-S模糊控制系统的稳定性分析与系统化设计

研究了离散T-S模糊控制系统的稳定性判定方法和系统化设计方法:在所有的最大交叠规则组中构造出分段离散型Lyapunov函数,每个离散Lyapunov函数是各自最大交叠规则组中的一个Lyapunov函数。在此基础上,提出了一个新的判定系统稳定性的充分条件,该条件仅需在每个最大交叠规则组中分别寻找各自公共的正定矩阵。较之以往稳定性判定方法,此方法不仅克服了需要寻找一个公共矩阵的不足,而且也减少了求解Lyapunov不等式的个数。文中利用并行分布补偿方法设计了模糊控制器,仿真示例说明了此方法的有效性和优越性。     

一类切换T-S型模糊系统二次镇定保成本控制

针对一类不确定切换T-S型模糊系统,对保成本鲁棒控制问题进行了研究。利用单Lyapunov函数法,给出了混杂状态反馈保成本控制器的设计方案,使得闭环系统对所有允许的不确定性,在所设计的混杂状态反馈控制器下是二次稳定的,应用线性矩阵不等式的可解性给出闭环系统二次稳定的充分条件,同时给出了二次型成本函数的一个上界。模型中的每个切换系统的子系统是不确定模糊系统,取常用的平行分布补偿PDC控制器,主要条件以凸组合的形式给出,具有较强的可解性。仿真结果验证了所设计方法的有效性。     

基于粒子群算法的模糊控制器设计及其在烟气脱硝中的应用

针对模糊控制器设计难度大、推广困难的问题,提出一种利用粒子群（PSO）算法设计模糊控制器的方法。通过将二维模糊控制器的模糊推理过程理解为二元函数,将控制器设计问题转变为函数曲面寻优问题,避免了设计隶属度函数、模糊规则等复杂的过程。利用网格化方法,将寻优对象降维为二维矩阵,然后采用PSO算法寻找最适合被控对象的函数曲面,从而完成模糊控制器的设计。以火电厂选择性催化还原（SCR）烟气脱硝系统为试验对象,利用此方法设计模糊PID控制器,并通过与常规PID控制对比,验证了该设计方法的有效性。     

广义系统的瞬态有限时间控制

文章研究一类具有外部干扰的连续广义系统的有限时间和瞬态H_∞问题。应用广义Lyapunov函数和线性矩阵不等式的方法给出满足的充分条件,并通过一个仿真示例验证了所给条件的有效性。     

两轮自平衡机器人系统非脆弱控制器设计

以两轮自平衡机器人系统为研究对象,提出了一种基于线性矩阵不等式（linear matrix inequality,LMI）技术的非脆弱控制器设计方法。通过有效的矩阵不等式变换技术,利用Lyapunov函数方法,将基于观测器的控制器存在条件以矩阵不等式的形式给出。不同于已有的控制器设计方法,充分考虑了控制器存在的不确定项扰动,即非脆弱问题。所设计的控制器在存在不确定摄动的情况下,仍能保证系统的稳定性。最后,通过MATLAB软件对本文提出方法的有效性进行仿真验证。     

网络系统的马尔科夫时滞预测控制

针对非线性网络控制系统存在网络诱导时延的问题,提出一种时滞补偿控制方法。首先建立非线性网络系统的T-S模糊模型,将网络诱导时延视为系统输入时滞;利用马尔科夫链对网络诱导时滞进行建模,在此基础上计算状态转移概率矩阵,依据最大转移概率法对下一步的时滞进行预测;采用遗传算法对状态反馈控制器进行寻优,得到T-S模糊模型每个子系统针对各个时滞的最优状态反馈控制律;通过时滞时间的隶属度函数融合得到非线性网络控制系统的模糊预测控制器;仿真算例验证该方法的可行性与有效性。     

电动汽车再生制动模糊神经网络控制策略研究

为延长电动汽车的续驶里程,对电动汽车进行再生制动控制是一种有效方法。对电动汽车进行再生制动控制研究,设计一种基于T-S模糊神经网络控制策略的控制器。该控制器以反馈电流与给定电流的差值和转速为输入,以PWM脉宽调节量为输出,采用BP神经网络算法自适应调整输入隶属度函数和模糊规则。最后,搭建了电动汽车再生制动控制系统模型,对设计的控制器进行仿真实验研究,结果显示,设计的T-S模糊神经网络控制策略能量回收率比模糊控制策略能量回收率最高提高了14.5%,验证了T-S模糊神经网络控制策略的有效性。     

永磁同步电机调速系统H∞鲁棒控制

针对表面式永磁同步电机调速系统易受参数摄动和负载扰动等不确定性因素的影响问题,在传统矢量控制方案基础上提出了H_∞鲁棒控制策略。首先,在系统状态空间表达式误差模型下,考虑扰动因素设计了基于哈密顿-雅可比不等式的H_∞鲁棒电流控制器,实现了电流控制的鲁棒性;其次,在运动方程扩展状态空间表达式下,设计了基于线性矩阵不等式的H_∞状态反馈控制器增益型H_∞滑模面,进一步设计滑模控制律,得到了鲁棒H_∞滑模速度控制器,确保了速度控制的鲁棒性,改善了系统的动态品质;最后通过仿真和半实物仿真实验验证了该文提出控制策略的有效性和可行性。     

基于有限维YOULA参数化的多目标 H2/H ∞最优控制

讨论了多目标H2／H∞最优控制器的设计问题。针对文献[1]中Scherer提出的基于观测器结构的Youla参数化算法，给出了其解存在的必要条件。并基于此算法，将多目标H2／H∞最优控制器的设计问题转化为可解的线性矩阵不等式(LMI)的凸优化问题。通过对每个综合目标使用独立的Lyapunov函数，降低了系统的保守性。并应用于Benchmark控制器的设计，证明了该方法的有效性。     

基于事件触发的电力系统H∞优化控制

针对大规模集中用电导致电力系统负荷端激增从而影响电力系统稳定性的问题,提出一种基于事件触发的H_∞优化控制方式。本文采用扇区法对单机无穷大电力系统进行线性化处理,之后通过模糊逻辑建立电力系统的T-S模糊模型。通过事件触发理论和模糊逻辑利用并行分布补偿(parallel distribution compensation,PDC)的方法设计系统控制器。H∞优化控制相比于传统的控制方法提高了系统的稳定性及抗干扰能力,因此本文根据李雅普诺夫稳定性理论和H∞优化控制理论,基于线性矩阵不等式(linear Matrix Inequality,LMI),给出了保证单机无穷大电力系统闭环渐进稳定的充分条件,并采用MATLAB仿真软件对系统进行仿真,从而证明稳定条件的存在。     

高压巡检机器人H_∞鲁棒控制器设计

针对巡检机器人易受恶劣作业环境及各种扰动影响难以控制的问题,基于机器人的动力学方程,通过设计合理的控制力矩,推导出机器人在有扰动情况下系统误差的状态空间模型,基于此模型利用线性矩阵不等式(LMI)和H_∞理论对机器人进行了鲁棒控制分析,设计了机器人鲁棒H_∞控制器,给出了H_∞控制器存在的条件和求取方法,求出了机器人的状态反馈控制器,最后在Matlab/Simulink环境下对机器人的机械臂进行了轨迹跟踪仿真,结果表明本文所设计的鲁棒控制器能够满足巡检机器人机械臂响应快速、跟踪准确、系统稳定、抗扰动效果好的设计要求。     

适用于并联型有源电力滤波器的新型模糊控制

针对并联型有源电力滤波器的非线性控制问题,基于T-S模糊控制的方法,在统一功率因数的前提下,对单相并联型有源电力滤波器进行数学模型分析,并建立T-S模糊控制模型,在此基础上设计仅用四条模糊规则的模糊控制器.采用并行分布补偿的方法设计T-S模糊状态反馈控制器,通过稳定性的分析并将求解问题转化为线性优化问题,通过求解线性矩阵不等式,获得统一功率因数及谐波补偿的控制器状态反馈增益.仿真结果验证了所建模型及所设计控制器的正确性和有效性.