Robust observer‐based stabilization of Lipschitz nonlinear uncertain systems via LMIs ‐ discussions and new design procedure

This paper presents a new observer‐based controller design method for Lipschitz nonlinear systems with uncertain parameters and ‐bounded disturbance inputs. In the presence of uncertain parameters, the separation principle is not applicable even in the case of linear time invariant systems. A state of the art review for uncertain linear systems is first presented to describe the shortcomings and conservatism of existing results for this problem. Then a new LMI‐based design technique is developed to solve the problem for both linear and Lipschitz nonlinear systems. The features of the new technique are the use of a new matrix decomposition, the allowance of additional degrees of freedom in design of the observer and controller feedback gains, the elimination of any need to use equality constraints, the allowance of uncertainty in the input matrix and the encompassing of all previous results under one framework. An extensive portfolio of numerical case studies is presented to illustrate the superiority of the developed design technique to existing results for linear systems from literature and to illustrate application to Lipschitz nonlinear systems. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Reliability and time‐to‐failure bounds for discrete‐time constrained Markov jump linear systems

This paper presents a methodology to obtain a guaranteed‐reliability controller for constrained linear systems, which switch between different modes according to a Markov chain (Markov jump linear systems). Inside the classical maximal robust controllable set, there is 100% guarantee of never violating constraints at future time. However, outside such set, some sequences might make hitting constraints unavoidable for some disturbance realisations. A guaranteed‐reliability controller based on a greedy heuristic approach was proposed in an earlier work for disturbance‐free, robustly stabilisable Markov jump linear systems. Here, extensions are presented by, first, considering bounded disturbances and, second, presenting an iterative algorithm based on dynamic programming. In non‐stabilisable systems, reliability is zero; therefore, prior results cannot be applied; in this case, optimisation of a mean‐time‐to‐failure bound is proposed, via minor algorithm modifications. Optimality can be proved in the disturbance‐free, finitely generated case. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于LMI的无人直升机姿态解耦鲁棒控制器设计

无人直升机是典型的多输入多输出系统,具有静不稳、强耦合、不确定的特点。本文首先基于小扰动理论建立起无人直升机的线性模型;然后运用状态反馈进行极点配置,实现了对被控对象四通道间的动态解耦;最后设计了基于LMI的无人直升机H∞鲁棒姿态控制器,解决了模型参数摄动的问题并进行了仿真验证。结果表明所设计的姿态控制器性能良好、结构相对简单,达到ADS-33E-PRF标准LEVEL1的要求。     

基于能量反馈协调控制的电动汽车底盘减振方法

针对电动汽车底盘振动控制及其能量反馈的设计要求,建立其1/4馈能式主动悬架模型,从能量角度使用基于线性二次最优调节器(Linear Quadratic Regulator, LQR)的控制方法,使悬架在控制力作动下达到车身振动能量尽量小并获得一定的振动反馈能量.在理论分析基础上,使用与Simulink建立联合仿真系统,分析LQR控制器协调底盘在复杂工况下的振动控制及其能量反馈的综合效果.分析表明,所用LQR协调控制方法能有效协调减振及其能量反馈.     

基于 NSGA-Ⅱ的无油涡旋空压机动定盘的选配

针对无油涡旋空压机零部件装配的特点和存在的问题,采用快速非支配排序遗传算法,根据动定盘选配问题的特点,对遗传基因进行十进制的编码,设计选择、交叉、变异等各个遗传算子,用C＃语言完成整个算法的编写,并以04 A型主机动定盘选配为实例,验证选配算法的可行性和有效性。     

求解最小闭包球问题改进的SMO-型算法

研究n维空间中m个点的最小闭包球(MEB)问题。通过结合确定并删除内部点的技术到序列最小最优化(SMO)方法中,提出一种近似求解MEB问题的改进的SMO-型算法。证明了该算法具有线性收敛性。数值结果表明对于一些mn的大规模数据集,改进的算法与原算法相比速度可以提高10倍以上。尤其,当n等于100且m等于100000时,改进的SMO-型算法仅需执行8s。此外,对于n等于10000且m等于1000的大规模数据集,改进的算法也仅需执行150s。     

基于迁移系统分析的线性混成系统安全验证

混成自动机行为中既包含离散行为又包含连续行为,非常复杂。其安全性验证问题难以解决,即使是线性混成自动机,它的可达性问题也被证明是不可判定的。现有工具大都使用多面体计算来计算线性混成自动机的可达状态空间集,复杂度高,可处理问题规模非常有限。为了避免这类问题,实现了一种新的工具。该工具将线性混成自动机表达为等价的迁移系统,并利用迁移系统上不变式生成相关工作对混成自动机进行验证。实验数据表明,方法有效可行,工具具有良好的性能。     

在Mathematica环境下实现交互式矩阵初等变换

在Mathematica7.0环境下,实现了交互式矩阵初等变换。使用时只需选择矩阵初等变换的类型,并输入相应的变换参数,即可完成相应的初等变换并以可视化的方式显示矩阵初等变换的步骤及结果。在线性代数的教学中采用此交互式矩阵初等变换,可以在课堂中随时改变实例并进行演示来提高多媒体教学内容的灵活性。     

交流伺服电机速度与位置环的一体化鲁棒控制

提出一种交流伺服系统的离散域复合控制方案,可实现在未知负载条件下的准确位置控制。基于永磁同步电机伺服系统中位置与速度环组成的数学模型,以电机转角位置作为系统的测量反馈信号,设计一个降阶线性扩展状态观测器对电机转速（未量测）和未知负载扰动加以估计,并用于反馈控制和扰动补偿。采用TMS320F2812DSP在一台实际的永磁同步电机上进行了实验测试,结果表明伺服系统能在未知负载情况下实现平稳和准确的目标位置跟踪,且对负载和参数差异具有较好的鲁棒性。这种控制方案可方便地应用于相关的伺服系统。     

基于双指标带权线性规划的公交车调度模型研究

公交车辆调度系统的优化可以提高公交车辆的运营效率,缓解城市交通压力,改善交通环境.针对公交车辆调度的现状,首先引入了公交车载客率和乘客不满率两个指标,并为这两个指标建立了带权优化模型;然后求得每个时间段最佳公交车发车数量,获得最优解;最后通过带入最优解,求得封闭线路（有来回）的最少备车数.通过代入数据验证,所得解在允许误差范围内符合实际结果,因此模型准确可靠,且基于本模型算法实现的程序能够应用于公交车调度系统.