不确定模糊系统具有指定衰减率的鲁棒保成本控制

结合系统响应速度的考虑,讨论由T-S模糊模型描述的不确定连续非线性系统具有指定衰减率的鲁棒保成本控制问题.基于扩展稳定性条件和等价投影引理,导出系统鲁棒保成本控制器存在的充分条件,并可将此控制器的最优设计问题转化为一组线性矩阵不等式的凸优化问题.研究表明:所设计的控制器不仅能保证闭环不确定模糊系统以衰减率α鲁棒渐近稳定,而且还给出了保成本上界的一个优化值.最后,数值示例验证了该设计方法的有效性.     

不确定广义系统的保成本可靠控制

对一类含有时变范数有界参数不确定广义系统和部分执行器可能失效的系统,结合一个二次型性能指标,研究了使得闭环系统保持正则、无脉冲和稳定,且闭环性能指标值不超过某个确定界的保成本可靠控制律的设计问题。通过矩阵不等式导出保成本可靠控制律的一个充分存在条件,进而用线性矩阵不等式给出了保成本可靠控制器的一个参数化的表示。在此基础上,通过建立并求解一个凸优化问题,给出了最优保成本可靠控制律的设计方法。最后,通过例子对所得结论加以说明。     

含有铁磁迟滞非线性系统的反步控制及仿真

铁磁迟滞特性反映的是磁性材料中的迟滞作用.研究一类含有铁磁迟滞特性的不确定非线性系统的跟踪控制问题.将铁磁迟滞模型近似处理成线性输入项和有界的非线性扰动项,使得控制器设计易于实现.将迟滞模型融入控制器的设计过程中有效地消除了迟滞作用对系统的影响,避免了构造复杂迟滞逆模型需要精确迟滞模型表达式的限制.采用自适应反步控制方法,所设计的控制器使系统的输出快速跟踪上给定信号,跟踪误差在一个很小的范围内波动,保证了闭环系统的全局稳定.仿真研究验证了该设计方法的有效性.     

参数不确定的广义T-S模糊系统的最优保成本控制

研究参数不确定的广义T-S模糊系统的最优保成本控制问题.对给定系统所容许的所有不确定参数,设计了状态反馈最优保成本控制器,使得闭环系统不仅渐近稳定而且具有最小性能指标上界.基于LMI处理方法,给出了该控制器存在的充分条件.通过矩阵分解把广义系统的非严格矩阵不等式约束转化为严格矩阵不等式,从而可以像正常系统那样使用LMI工具箱求解控制器.算例显示了所给方法的简洁、有效;所得的性能指标的不同,也说明了最优保成本控制器的良好性能.     

连续多时滞系统的保成本H∞容错控制

针对状态具有多个时滞的线性连续系统,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,研究了在执行器发生故障的情况下,连续多时滞系统的保成本H_∞容错控制问题。首先,在无外部扰动时,得到了系统存在容错控制器的一个充分条件|其次,得到了系统存在保成本容错控制器的一个充分条件|最后,在有外部扰动时,得到了系统存在H_∞容错控制器的一个充分条件。进一步,得到了系统存在保成本H_∞容错控制器的一个充分条件以及该控制器的设计方法。仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。     

含非线性输入的非线性系统自适应模糊控制

讨论一类含非线性输入的非线性系统的自适应模糊控制问题。首先运用隐函数存在定理证明系统的理想控制器的存在性,利用I型模糊逻辑系统对该理想控制器进行在线逼近,提出了一种具有监督器的自适应模糊滑模控制器设计的新方案。该方案通过直接自适应模糊控制器与监督控制器的适当切换,保证了闭环系统的稳定性,由此确定出建模的有界区域,而且通过引入最优逼近误差的自适应补偿项,保证跟踪误差收敛到零。仿真结果表明了该方法的有效性。     

不确定系统D稳定的鲁棒H∞可靠性控制

研究了一类不确定系统区域稳定的鲁棒H∞可靠性控制器的设计方法,其目的是通过设计状态反馈控制器,使闭环系统的极点被配置在给定的圆盘中,同时,当有外生扰动,以及所有可能的不确定及其敏感执行器失灵的时候,依然能满足闭环传递函数的H∞范数有界的约束。借助于广义的Riccati矩阵不等式,给出了控制器存在的充分条件,同时给出了所期望控制器的解析式。最后,通过一个仿真例子,说明该方法的可行性。     

不确定非线性广义系统的鲁棒控制与保性能控制

研究了不确定非线性结构扰动的广义系统的鲁棒控制和保性能控制问题,该不确定性为时间、状态函数且满足Lipschitz条件的。目的是分别设计系统的鲁棒控制器和保性能控制器。应用线性矩阵不等式方法,分别给出了系统的鲁棒控制器和保性能控制器存在的充分条件;并在这些条件可解时,分别给出了鲁棒控制器和保性能控制器的表达式。最后用例子说明了所给方法的应用。     

变采样周期网络控制系统的非脆弱保性能控制

研究了一类具有随机时延和控制器增益扰动的非线性网络控制系统的非脆弱保性能控制问题。基于变采样周期的方法,将网络控制系统建模为非线性Markov跳变系统。利用Lyapunov稳定性理论,给出了保证整个闭环系统均方随机渐近稳定的充分条件。通过线性矩阵不等式的方法,设计了一种非脆弱状态反馈控制器,在该控制器的作用下,闭环系统的能量函数值不超过一个规定的上界。仿真算例说明了所提方法的有效性。     

不确定T-S模糊系统鲁棒非脆弱H∞控制

针对具有状态和输入不确定性的连续时间非线性模糊Takagi-Sugeno(T-S)系统模型,研究了其H∞稳定和模糊非脆弱控制器的设计问题。基于Lyapunov函数稳定性分析理论,采用PDC基本思想和LMI方法,在控制器参数具有加性和乘性摄动的前提下,设计出了其非脆弱H∞模糊控制器,使闭环系统对允许的不确定参数具有H∞稳定。实例仿真结果验证了该控制器设计方法的有效性和可行性。     

基于T-S模型的非线性系统非脆弱保性能模糊控制

针对一类用T-S模糊模型描述的非线性系统,采用状态反馈的并行分布补偿方法研究其非脆弱保性能模糊控制问题,使得在控制器存在可加性摄动的情况下,其闭环性能指标值低于确定的上界。利用线性矩阵不等式处理方法,导出了非脆弱保性能模糊控制律的存在条件。通过建立和求解一个凸优化问题,给出了最优非脆弱保性能模糊控制律的设计方法,并用此方法设计一级倒立摆的非脆弱模糊控制律。仿真结果表明了方法的有效性。     

Robust decentralized adaptive output feedback fuzzy controller design and application to AHS

A novel decentralized indirect adaptive output feedback fuzzy controller is developed for a class of large-scale uncertain nonlinear systems using error filtering. By the properly filtering of the observation error dynamics, the strictly positive-real condition is guaranteed to hold such that the proposed output feedback and adaptation mechanisms are practicable in practice owing to the fact that its implementation does not require the observation error vector itself any more, which corrects the impracticable schemes in the previous literature involved. The presented control algorithm can ensure that all the signals of the closed-loop large-scale system keep uniformly ultimately bounded and that the tracking error converges to zero asymptotically. The decentralized output feedback fuzzy controller can be applied to address the longitudinal control problem of a string of vehicles within an automated highway system (AHS) and the effectiveness of the design procedure is supported by simulation results.     

Guaranteed Cost Finite-Time Control of Fractional-Order Nonlinear Positive Switched Systems with D-Perturbations via MDADT

This paper is concerned with the problem of guaranteed cost finite-time control of fractionalorder nonlinear positive switched systems(FONPSS) with D-perturbation. Firstly, the proof of the positivity of FONPSS with D-perturbation is given, the definition of guaranteed cost finite-time stability is firstly given in such systems. Then, by constructing linear copositive Lyapunov functions and using the mode-dependent average dwell time(MDADT) approach, a static output feedback controller is constructed, and sufficient conditions are derived to guarantee that the corresponding closed-loop system is guaranteed cost finite-time stable(GCFTS). Such conditions can be easily solved by linear programming. Finally, an example is provided to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

Robust reliable guaranteed cost control for nonlinear singular stochastic systems with time delay

To study the design problem of robust reliable guaranteed cost controller for nonlinear singular stochastic systems, the Takagi-Sugeno （T-S） fuzzy model is used to represent a nonlinear singular stochastic system with norm-bounded parameter uncertainties and time delay. Based on the linear matrix inequality （LMI） techniques and stability theory of stochastic differential equations, a stochastic Lyapunov function method is adopted to design a state feedback fuzzy controller. The resulting closed-loop fuzzy system is robustly reliable stochastically stable, and the corresponding quadratic cost function is guaranteed to be no more than a certain upper bound for all admissible uncertainties, as well as different actuator fault cases. A sufficient condition of existence and design method of robust reliable guaranteed cost controller is presented. Finally, a numerical simulation is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

Robust reliable guaranteed cost control for nonlinear singular stochastic systems with time delay

To study the design problem of robust reliable guaranteed cost controller for nonlinear singular stochastic systems,the Takagi-Sugeno(T-S)fuzzy model is used to represent a nonlinear singular stochastic system with norm-bounded parameter uncertainties and time delay.Based on the linear matrix inequality(LMI)techniques and stability theory of stochastic differential equations,a stochastic Lyapunov function method is adopted to design a state feedback fuzzy controller.The resulting closed-loop fuzzy system is robustly reliable stochastically stable,and the corresponding quadratic cost function is guarauteed to be no more than a certain upper bound for all admissible uncertainties,as well as different actuator fault cases.A sufficient condition of existence and design method of robust reliable guaranteed cost controller is presented.Finally,a numerical simulation is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

State and Output Feedback Finite-time Guaranteed Cost Control of Linear It Stochastic Systems

The problem of guaranteed cost control based on finite-time stability for stochastic system is first investigated in this paper.The motivation of solving this problem arises from an observation that finite/infinite-horizon guaranteed cost control does not consider the transient performance of the closed-loop system,but guaranteed cost control based on finite-time stability involves this practical requirement.In order to explain this problem explicitly,a concept of the stochastic finite-time guaranteed cost control is introduced,and then some new sufficient conditions for the existence of state and output feedback finite-time guaranteed cost controllers are derived,which guarantee finite-time stochastic stability of closed-loop systems and an upper bound of a quadratic cost function.Furthermore,this problem is reduced to a convex optimization problem with matrix inequality constraints and a new solving algorithm is given.Finally,an example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

一类模糊时滞系统的非脆弱H∞保成本容错控制

应用线性矩阵不等式方法研究TS模糊系统的H∞保成本容错控制器的设计问题。针对含有容许的不确定参数和可能的执行器故障的模糊时滞系统,在考虑保成本函数取得最小上界的基础上,兼顾系统的H∞性能。以线性矩阵不等式的形式给出TS模糊系统H∞保成本容错控制器存在的充分条件,把控制器的设计问题转化为线性矩阵不等式的可行解问题。通过例子验证了所给出的H∞保成本容错控制器设计方法的可行性和有效性。     

具有圆盘区域极点约束的H∞保性能控制

针对一类不确定系统,提出了具有圆盘区域极点约束的H∞保性能控制器的设计问题。该控制器将闭环系统极点配置在指定的圆盘区域内的同时,传递函数满足给定的H∞范数有界的约束,并且保证性能指标具有上界。以LMIs形式给出了状态反馈H∞保性能控制器的设计方法。最后,数值算例证明了该设计方法的有效性和可行性。     

基于观测器和小增益定理的自适应模糊控制

针对一类不确定非线性系统,利用输入到状态实际稳定理论(ISpS)、小增益定理,结合T-S模糊逻辑系统在线逼近系统的未知函数,在状态向量不完全可测的情况下,提出一种基于观测器的直接鲁棒自适应模糊控制的新方法。理论分析证明了闭环系统半全局一致终结有界,只有两个参数需要在线调节,同时避免了在一些自适应控制中由于采用线性反馈技术而可能引起的控制增益的奇异问题。仿真结果表明了该方法的有效性。