不确定线性时滞切换系统鲁棒H_∞滤波设计

研究带有不确定线性时滞切换系统的稳定性,并对其设计具有H_∞性能指标的滤波器问题。根据参数不确定的线性切换系统,来设计切换系统滤波器结构,并设计分段Lyapunov函数,再结合Lyapunov稳定性原理,引入积分不等式方法,验证所设计的不确定线性时滞增广滤波误差切换系统是稳定的,并且具有H_∞性能水平。进一步提出了切换系统的鲁棒H_∞滤波器设计方法。此外,再结合线性矩阵不等式(LMI)办法来求解H_∞滤波器设计问题,将问题归结为线性矩阵不等式,以便利用Matlab工具箱求解并验证结果的有效性。最后,解决处理系统的不确定部分。较少的决策变量和较多的计算使所得到的结果具有较小的保守性。     

具有长时延和异步时钟的网络控制系统的故障检测

针对一类同时存在长时延和异步采样时钟的网络控制系统,假定其可能发生的故障,设计了系统的具有时延补偿功能的鲁棒H∞状态观测器,对其进行故障检测.当系统正常时,将观测器系统建模为一类具有不确定性的离散线性切换系统,基于该模型,利用线性矩阵不等式(LMIs)方法给出了系统鲁棒稳定性条件和H∞性能指标的求解方法;当系统发生故障时,观测器残差能够迅速发生跳变,从而检测出故障的发生.仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

基于H_2/H_∞滤波器的鲁棒故障检测方法

研究受到能量有界干扰输入信号和白噪声干扰信号同时扰动情况下的线性时不变系统的鲁棒故障检测问题,提出混合H2/H∞滤波器的鲁棒故障检测的方案,设计残差产生器,利用线性矩阵不等式(LMI)来求解H2/H∞滤波器增益矩阵;在此基础上,设计了故障检测的域值,实现了对误差的鲁棒检测.最后,通过仿真实例来验证本方法的有效性.     

基于时滞补偿观测器的网络化控制系统故障检测

针对一类具有不确定传输时滞的网络化控制系统,基于时滞补偿观测器研究了系统的故障检测问题.在传统的基于观测器的故障检测系统的基础上,根据时滞补偿的思想设计了一种新型的状态观测器,并引入故障的参考模型,得到广义残差系统;利用H∞控制理论,提出了基于H∞滤波器的故障检测方法,并借助线性矩阵不等式(LMI)方法给出了观测器增益矩阵和后滤波器矩阵的解.通过仿真验证了该方法的可行性和优越性.     

基于扇形区域极点配置的静态输出反馈H_∞控制

针对线性定常系统,研究了扇形区域内极点配置的静态输出反馈H_∞控制问题。设计能够达到H_∞性能指标且符合区域极点配置要求的静态输出反馈控制器,以解决外部的扰动和区域对极点的限定问题;利用求解线性矩阵不等式组的方法,将具有H_∞指标约束和区域极点配置要求的静态输出反馈控制器设计问题转化成求一组线性矩阵不等式的可行解问题,借助MATLAB-LMI工具箱进行有效求解,得到了符合要求的可靠控制率,完成了扇形区域内H_∞静态输出反馈控制器的设计(其中的H_∞控制器为次优H_∞控制器)。所得结论不仅能使极点配置在给定的扇形区域内,也能够使闭环系统保持稳定性且达到给定的H_∞性能指标,从而保证了系统的性能,实现了期望的闭环极点。最后的数值仿真验证了本文结果的有效性和可行性。     

抵御执行器故障的H_∞可靠跟踪控制

针对线性定常系统,考虑连续增益故障模型,研究了具有执行器故障的H_∞可靠跟踪控制问题。首先,设计一个跟踪控制器使得闭环系统保持渐近稳定,同时具有相应的H_∞性能指标。当执行器发生故障时,该系统在原状态反馈控制器作用下无法保持稳定。设计状态反馈可靠跟踪控制器,运用求解线性矩阵不等式(LMI)的方法,完成可靠跟踪控制器的设计。由此可靠跟踪控制器构成的闭环系统可使系统在发生执行器故障后仍保持渐近稳定,且满足相应的H_∞性能指标。最后,数值仿真验证了该可靠跟踪控制器的有效性和可行性。     

一类不确定切换线性系统的鲁棒l2-l∞滤波器设计

研究一类多面体不确定切换线性系统的鲁棒l2-l∞滤波器设计问题.基于参数依赖的Lypunov函数,通过引入松弛矩阵,实现了Lyapunov矩阵和系统矩阵的解耦,从而减小了设计的保守性.利用线性矩阵不等式技术得到了滤波器存在的充分条件,并给出滤波器矩阵的求解方法.算例验证了所给方法的有效性.     

一类不确定切换线性系统的鲁棒1_2—1_∞滤波器设计

研究一类多面体不确定切换线性系统的鲁棒1_2—1_∞滤波器设计问题。基于参数依赖的Lypunov函数,通过引入松弛矩阵,实现了Lyapunov矩阵和系统矩阵的解耦,从而减小了设计的保守性。利用线性矩阵不等式技术得到了滤波器存在的充分条件,并给出滤波器矩阵的求解方法。算例验证了所给方法的有效性。     

线性时滞切换系统的鲁棒H_∞控制

在研究一类区间时变时滞线性系统稳定性的基础上,针对一类时变时滞线性切换系统状态反馈的H_∞控制问题,研究了系统的鲁棒H_∞控制器的设计问题,利用多Lyapunov函数方法定义了更为一般的Lyapunov函数,通过使用倒数凸组合的方法得到了系统在切换规则下达到鲁棒镇定且满足H_∞的充分条件,以及系统的鲁棒H_∞控制器存在的充分条件。此条件充分考虑到时滞上下界的信息,使得到的结果具有更小的保守性。与此同时,在计算Lyapunov函数的导数时使用Jensen积分不等式的放缩方法和线性矩阵不等式的方法,同样降低了保守型。最后,使用线性变换降低了计算的复杂程度。为了方便利用Matlab工具箱求解线性矩阵不等式,将最终得到的充分条件转化成线性矩阵不等式的形式表示。     

一类离散时间时滞线性切换系统的鲁棒H_∞控制

研究了一类离散时间时滞线性切换系统的鲁棒H∞控制问题。利用李雅普诺夫第二方法,找到适合讨论文章时滞线性切换系统的共同李雅普诺夫函数,并给出了切换系统在任意切换下具有H∞控制的时滞依赖条件。引入了一个系统具有H∞性能的定义,根据此定义对所给的时滞切换系统进行研究。在初始状态为零的条件下考虑切换系统性能指标,根据定义得到系统具有H∞性能。利用MATLAB中线性矩阵不等式LMI工具箱求解,得到文中所给的时滞切换系统在任意切换下具有H∞控制的时滞依赖条件。最后,通过数值算例验证了设计方法的可行性、有效性和正确性。     

带丢包的网络化控制系统的随机故障检测

为提高网络化控制系统的性能和稳定性,研究系统中同时存在随机故障、丢包以及信号量化的故障检测(FD)问题。用满足Bernoulli分布的随机变量表示故障发生概率,建立存在随机故障的网络化控制系统的数学模型。用FD滤波器作为残差产生机制,借助状态增广的方法将常规的FD滤波器设计问题转化为H∞滤波问题。利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法得到滤波器的参数表达式,从而获得系统的残差,用于判断故障是否发生。仿真验证了所设计的随机故障检测方法的有效性。     

一类不确定系统的故障诊断滤波器设计LMI方法

基于给定的性能指标,将受模型不确定性影响的线性不确定系统的基于观测器的鲁棒故障检测滤波器设计问题归结为H∞优化问题.通过选取适当的加权矩阵和观测器增益,使残差信号和加权故障信号之间的误差的范数最小.仿真例子说明了方法的有效性.     

多胞型不确定时变时滞系统的H_∞滤波性能分析

对多胞型不确定时变时滞系统的H∞滤波性能进行分析,在此系统中,通过构造Lyapunov-Kra-sovkii函数,利用Schur补性质,得到基于线性矩阵不等式表示的H∞滤波器的设计方法,使得滤波误差动态系统是渐近稳定的并满足给定的H∞性能要求。从而将多胞型不确定时变时滞系统的H∞滤波器存在的充分条件归结为一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化求解问题。     

一类不确定系统的故障诊断滤波器设计LMI方法

基于给定的性能指标,将受模型不确定性影响的线性不确定系统的基于观测器的鲁棒故障检测滤波器设计问题归结为H∞优化问题。通过选取适当的加权矩阵和观测器增益,使残差信号和加权故障信号之间的误差的范数最小。仿真例子说明了方法的有效性。     

带分布时滞奇异系统的H∞故障检测

研究了带分布时滞奇异系统的故障检测问题，设计观测器形式的故障检测滤波器作为残差产生器，将故障检测滤波器设计归结为H∞滤波。利用Lyapunov-Krasovskii方法，给出奇异时滞系统H∞故障检测滤波器存在的充分条件。应用线性矩阵不等式技术，得到问题的解。     

一类不确定时滞切换系统的非脆弱H_∞控制

讨论了一类不确定时滞切换系统在特定切换条件下的非脆弱状态反馈的H∞控制问题.主要利用凸组合技术、公共Lyapunov函数及线性矩阵不等式等方法,给出了在不确定时滞切换系统中存在非脆弱状态反馈控制器并且满足H∞性能指标γ的充分条件.最后给出了仿真算例,验证了其结果的有效性.定理的条件是以线性矩阵不等式形式给出的,因此便于工程实现.     

奇异中立系统降维H_∞滤波器的设计

利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,考虑奇异中立系统的降维H_∞滤波问题.首先,给出奇异中立系统存在降维H_∞滤波器的一些充分条件,使所得滤波误差系统渐近稳定,且H_∞范数小于一个给定的性能指标γ;其次,以参数显示化的形式给出所需降维H_∞滤波器的表达式.数值结果表明,所得结论可行且有效.     

分布式网络环境下系统跳变执行器故障诊断

针对存在输入干扰的分布式网络环境下系统跳变执行器故障问题,建立了连续时间马尔可夫跳变执行器故障系统模型,并设计了残差生成器.对于多系统网络传输下存在系统跳变的情况,首先在空间几何方法中的不可观测子空间以及空间分割投影运算基础上,运用H∞优化技术和线性矩阵不等式(LMI)方法完成残差生成器参数求解,实现残差对输入的解耦以及与故障的对应关系,并通过残差输出值与预设阈值对比来确定系统中的故障情形,最终完成分布式网络下系统跳变的执行器故障检测与隔离.通过仿真实验验证了算法的有效性.     

具有分布式时滞与一步随机时滞系统的H_∞滤波

研究了一类具有分布式时滞与一步随机时滞的网络化系统的H_∞滤波问题。系统的测量数据在传输时会发生一步随机时滞现象,该现象发生概率服从伯努利分布。针对这类系统,设计了一类特殊的H_∞滤波器。利用随机分析结合李亚普诺夫稳定性理论,给出了滤波误差系统均方指数稳定且具有给定H_∞性能的一个充分条件,并利用线性矩阵不等式方法给出了所需H_∞滤波器参数的显示表达。最后通过仿真算例验证了所提理论的有效性。     

一种基于LMI的H-/H∞故障检测观测器优化设计方法

针对线性时不变动态系统,构造一个线性全阶输出观测器,获得包括扰动、噪声、建模误差等未知输入信号和故障信号的残差动态特性,选用残差对故障信号的H-指数描述其对故障的灵敏度,用残差对未知信号的H∞范数表示其对不确定因素的鲁棒性,将故障检测观测器的设计描述为一个优化问题.研究了基于线性矩阵不等式的故障检测观测嚣设计,给出了求解最优观测器增益的方法,并证明了该解存在的条件.实践结果表明,应用该方法所设计的故障检测观测器灵敏度高,对干扰信号具有强鲁棒性.