大系统分散鲁棒容错控制的进展及主要成果

综述了近２０年来关联大系统分散鲁棒容错控制的研究动态及取得的主要成果。说明了统一地研究分散鲁棒容错控制的必要性。在分散控制、鲁棒控制和容错控制研究领域内，分析了各种设计方法的主导思想及实质；指出了这些研究成果的意义与存在的问题。文中着重论述了分散、鲁棒、容错控制研究方法的发展途径。     

玻璃窑炉的计算机控制

叙述了采用DJK-200分散型控制系统控制上海玻璃厂玻璃窑炉生产过程的情况。给出了该控制系统的测点及系统结构,介绍了双交叉限幅燃烧控制系统、供料道温度前馈-反馈控制系统,最后对这种控制作了评价。     

非线性不确定大系统的分散滑动模控制

本文研究一类非线性不确定大系统的分散滑动模控制问题．首先给出了使滑动模具有良好动态品质的分散切换流形的设计方法；然后给出了一种基于不确定因素已知变化范围的分散滑动模控制器设计方法，该方法只需对各孤立子系统进行降阶滑动模的极点配置及求解降阶Ｌｙａｐｕｎｏｖ矩阵方程即可；最后以一具体例子说明其设计过程。     

可逆冷带轧机速度张力多变量耦合系统的建模及分散控制

针对具有多变量、非线性、强耦合和不确定性的可逆冷带轧机速度张力系统,提出了一种基于扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的全局积分滑模自适应反步分散控制方法.首先,采用机理建模方法,建立了相对完备的可逆冷带轧机速度张力多变量耦合系统的数学模型.其次,将各子系统的耦合项和不确定项看成外扰,通过构造的ESO对其进行动态观测,并分别引入所设计的全局积分滑模自适应反步控制器中进行补偿,速度张力系统实现了有效的动态解耦和协调控制.理论分析表明,所提出的控制方法能够保证滑模面的渐近稳定和闭环系统的渐近跟踪性能.最后,基于某1422mm可逆冷带轧机速度张力系统的实际数据进行仿真,结果验证了所提方法的有效性.     

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.     

分布式多输入系统的自律鲁棒自适应分散控制

为了实现一类分布式多输入系统的分散鲁棒自适应控制, 基于状态扩张和反演干扰抑制控制, 提出一种自律鲁棒自适应分散控制的新方法. 结合直接反馈线性化和最优控制, 给出了自律最优鲁棒自适应分散控制的设计方法. 仿真结果表明, 所提出方法能够有效实现各子系统的自律鲁棒稳定、全系统整体鲁棒稳定和不确定参数自适应, 同时通过求解LMI, 具备了最优干扰抑制的功能.

     

含任意拓扑和通信故障的关联系统分散控制

针对一类含任意拓扑结构连接以及不可靠通信连接而引起的关联系统子系统间信息交换故障情况问题,提出了一种关联系统分析以及分散控制器设计方法。该方法首先把关联系统子系统间通信故障的随机变量看作是关联系统模型不确定性来源,并且用分式线性变换形式建立关联系统。然后,借助鲁棒控制理论推导出在最大通信连接故障情况下关联系统均方稳定的充分条件。在给定某一通信故障率下,基于线性矩阵不等式理论,通过设计分散状态反馈控制器来保证整个大系统是均方稳定的。最后,通过中国南方电网局部缩减模型作为仿真实例说明所提出模型和方法的有效性。仿真结果表明,当南方电网局部电力元件之间的通信发生故障时使用本文的方法能够很好地进行电网设计和广域控制,并使整个局部电网是均方稳定的。     

Decentralized adaptive synchronization of an uncertain complex delayed dynamical network

In this paper, we investigate the locally and globally adaptive synchronization problem for an uncertain complex dynamical network with time-varying coupling delays based on the decentralized control. The coupling terms here are bounded by high-order polynomials with known gains that are ubiquitous in a large class of complex dynamical networks. We generalize the usual technology of searching for an appropriate coordinates transformation to change the network dynamics into a series of decoupled lower-dimensional systems. Several adaptive synchronization criteria are derived by constructing the Lyapunov-Krasovskii functional and Barbalat lemma, and the proposed criteria are simple in form and convenient for the practical engineering design. Numerical simulations illustrated by a nearest-neighbor coupling network verify the effectiveness of the proposed synchronization scheme.     

具有随机丢包的关联系统的分散控制

研究了在子系统之间信息传输存在随机丢包现象时关联大系统的性能分析及控制器设计问题. 通过引入空间变量及空间移动算子, 将关联系统建模成具有Markovian跳变参数的关于离散时间变量和空间变量的多维系统, 结合跳变系统有界实引理, 得到使整个关联系统均方稳定并满足一定性能指标的解析条件. 然后基于线性矩阵不等式变换给出确保关联大系统鲁棒均方稳定性的一种分散输出反馈控制器的设计方法. 最后通过一组多机器人直线编队的例子说明本文算法的正确性和有效性.     

基于LMI的大型互联线性系统的分散有限时间镇定

借助于有限时间稳定性的定义,针对大型互联线性系统,引入了分散有限时间镇定的概念.对一类大型互联线性系统进行分散状态反馈和分散动态输出反馈控制器设计,利用线性矩阵不等式(LMI)的方法提出一个充分条件,当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是有限时间稳定的.仿真算例说明了所得结论的可行性和有效性.