一类非线性级联系统的鲁棒不变切换控制

研究了一类具有结构不确定性的单输入非线性级联系统的鲁棒不变切换控制问题。通过基于鲁棒严格无源技术和线性子系统状态反馈的切换控制来镇定线性子系统,同时保证了指定区域的正不变性,从而得到了该类系统鲁棒不变切换控制的充分条件。在适当的假设下,得到了系统的半全局渐近稳定。设计中无需ISS假设或非线性项的线性增长条件假设。在MATLAB环境下的仿真结果表明了设计的有效性。     

一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制

研究一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制问题.利用共同Lyapunov函数和凸组合技术,给出了由线性矩阵不等式表示的使闭环系统渐近稳定且满足鲁棒H∞性能的充分条件,设计了切换策略;最后给出了一个数值仿真实例表明结论的有效性.该结果对一类不确定线性切换系统的鲁棒H∞控制也成立.     

一类不确定时滞非线性系统的H∞鲁棒镇定

利用混杂状态反馈策略研究一类不确定时滞非线性系统的鲁棒H_∞镇定问题.首先,当控制器增益矩阵均已知时,利用单Lyapunov函数法和凸组合技术,给出了闭环非线性切换系统具有鲁棒H_∞性能的充分条件并设计出相应切换律.然后,当控制器增益矩阵均未知时,利用多Lyapunov函数法,设计了控制器及相应的切换策略,使闭环非线性切换系统是鲁棒H_∞渐近稳定的.     

一类非线性不确定时滞系统的时滞相关鲁棒H∞控制

针对一类具有状态非线性不确定性的时滞系统,基于适当形式的Lyapunov泛函和Lyapunov稳定性理论,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,讨论了时滞相关型鲁棒H∞状态反馈控制器设计问题.在非线性不确定性满足增益有界条件下,得到了该类时滞系统依赖于时滞的满足鲁棒H∞性能的一个充分条件,且控制器存在的充分条件由线性矩阵不等式组(LMIs)的形式给出,可以通过求解一个线性矩阵不等式组获得鲁棒H∞控制器.最后给出一个具体算例说明了该方法的有效性.     

基于T-S模型的非线性系统离散时间滑模控制

基于T-S模糊模型,讨论了一类非线性离散时间系统的控制问题。采用T-S模糊模型来描述非线性系统的动态模型,再将非线性系统的全局T-S模糊模型转化为线性不确定系统的模型。这样复杂的非线性系统的稳定问题就转化为线性不确定系统的鲁棒镇定问题。采用离散时间滑模控制方法实现线性不确定系统的鲁棒镇定。利用用线性矩阵不等式技术设计稳定的滑动模面,以降低非匹配不确定对系统的影响。给出了线性矩阵不等式形式的稳定滑动模面存在的充分条件。此外还给出了滑模控制律的设计方法。所给设计方法可保证系统鲁棒镇定,并且在滑动模面附近的抖振可明显减弱。最后,给出了truck-trailer的仿真算例,证明了所给方法的可行性和有效性。     

增益调度积分型切换项滑模控制器设计

针对一类不确定离散系统,提出了一种增益调度积分型滑模控制器,并分析其鲁棒H_∞性能。首先,通过状态扩维,得到含有输出误差积分项的离散模型,并利用理想滑模运动性质得出滑模等效控制律,利用输出误差积分项设计增益调度滑模补偿控制律。然后,将滑模闭环控制系统等效为切换系统,基于切换系统相关理论推导了滑模控制参数与闭环控制系统的二次稳定性、鲁棒H_∞性能指标的关系。最后,通过对不确定项和非线性项的处理得到线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI),再求解该不等式,得出满足控制性能要求的滑模控制参数。仿真实验中分析了控制算法的暂态性能和扰动抑制能力,证明了该方法的有效性。     

T-S模糊时滞系统的鲁棒无源控制

基于Lyapunov稳定性理论,时具有参数不确定性的T-S模糊时滞系统的鲁棒稳定性和无源性进行了研究.具有参数不确定性的T-S模糊模型可以任意精度近似连续非线性不确定系统.假设系统中的参数不确定性是范数有界的.运用Lyapunov稳定性理论给出了鲁棒无源控制器存在的充分条件.通过解一组线性矩阵不等式(LMIs),可直接获得鲁棒无源控制器.所设计的鲁棒无源控制器能够保证对于T-S模糊时滞系统中所有的参数不确定性,闭环系统都是鲁棒稳定的并且是严格无源的.并且,通过求解带有约束条件的线性矩阵不等式问题,可以设计出具有最大耗散率的鲁棒无源控制器.数值例子验证了所提出设计方法的有效性.     

一类非线性系统的鲁棒无源性综合问题

针对一类带有界范数不确定性的仿射非线性系统,研究它的鲁棒无源性综舍问题.首先,基于非线性矩阵不等式方法得到系统是鲁棒无源的充分条件;然后在此基础上,获得存在状态反馈控制器使得该系统鲁棒无源控制问题可解的充分条件,并给出所需控制器的参数化表达.最后,简单阐述了利用凸优化方法通过求解一系列相应的线性矩阵不等式来得到非线性矩阵不等式局部解的思想.     

高速公路入口匝道的鲁棒优化控制策略

基于宏观交通流模型METANET，将未控进出口流量、偶发性事件引起的路段车道数量的变化作为扰动，建立高速公路非线性宏观交通流状态方程，此状态方程包含线性、非线性和不确定性三部分。然后，以高速公路非线性系统总运行时间最小为目标，分三步设计入口匝道的鲁棒优化控制器：第一步，针对线性部分和不确定项部分，设计线性状态反馈控制律，使系统具有一定的鲁棒度；第二步，根据系统的非线性部分，确定非线性鲁棒控制律；第三步，根据系统约束条件，选择合适的鲁棒度，获得鲁棒优化控制器。最后，将设计的鲁棒优化控制器应用于仿真高速公路，能获得较满意结果。     

非线性不确定时滞系统观测器型鲁棒无源控制

将无源性概念引入到非线性不确定时滞系统中,研究了带有时滞和不确定性的非线性系统的鲁棒无源控制问题.首先,利用多层神经网络近似代替系统中的非线性部分,采用线性微分包含(LDI)技术来线性化该非线性环节.其次,基于LDI模型,构造适当的状态观测器和反馈控制器,利用Lyapunov稳定理论,通过一定的矩阵变换,将设计问题转化为线性矩阵不等式(LMI)的可行解问题.从而使控制器的设计简单易行.接着,引入无源化的损耗指标,给出具有指定损耗指标的鲁棒无源控制器设计方法.最后以Lo-gistic混沌系统为例进行仿真试验,结果表明该设计方法的有效性.     

关于一类线性时不变切换系统的脉冲控制

针对一类线性时不变脉冲切换系统,利用Lyapunov函数导出了一种有效的控制方法.首先,建立了这类系统在任意切换率下稳定与渐近稳定的充分条件;然后,给出了这类系统在设定的切换率下指数稳定的判别准则;最后,给出了一个数值例子及仿真来阐明结论的正确性.     

不确定切换系统基于切换时间的动态输出反馈鲁棒H∞控制

借助平均驻留时间方法，讨论了一类不确定切换系统的动态输出反馈鲁棒H_∞控制问题。利用多Lyapunov函数法，以线性矩阵不等式的形式给出了使得该类闭环系统的动态输出反馈控制器存在的充分条件。同时,构建了基于切换驻留时间的切换律。在综合考虑最优化干扰抑制性能指标γ和求解的简便性后，给出了动态输出反馈控制器的设计算法。进一步的，将所得结果推广到任意切换律的情况。     

线性不确定系统的鲁棒容错H∞控制设计

研究了线性不确定系统的鲁棒容错H∞控制问题.当系统既有状态滞后,又有控制输入滞后,而且状态和控制输入的不确定项均满足匹配条件时,运用线性矩阵不等式(LMI)方法,提出了一种针对不确定系统的鲁棒容错反馈控制设计方法.利用该方法设计的闭环系统,不仅在传感器发生故障时具有完整性,而且对于系统的参数不确定性具有鲁棒性.以设计实例及仿真结果验证了这种方法的有效性.     

Guaranteed cost control with constructing switching law of uncertain discrete-time switched systems

A guaranteed cost control problem for a class of linear discrete-time switched systems with norm-bounded uncertainties is considered in this article. The purpose is to construct a switching rule and design a state feedback control law, such that, the closed-loop system is asymptotically stable and the closed-loop cost function value is not more than a specified upper bound for all admissible uncertainties under the constructed switching rule. A sufficient condition for the existence of guaranteed cost controllers and switching rules is derived based on the Lyapunov theory together with the linear matrix inequality (LMI) approach. Furthermore, a convex optimization problem with LMI constraints is formulated to select the suboptimal guaranteed cost controller. A numerical example demonstrates the validity of the proposed design approach.     

STOCHASTIC ADAPTIVE SWITCHING CONTROL BASED ON MULTIPLE MODELS

1 IntroductionIn an uncertain and complex environment, the approach of "optimal" switching is often usedfor making decisions through predicting and comparing the effects of multiple schemes. In thearea of control, the mu1tipIe model approach, which has been used to improve estimations andcontrol accuracies, can be traced back at least to 1960s--1970s(see, e.g., [1l--[3l). Some practicalapplications have also been reported[4,']. In adaptive control, switching cootroller based onmultiple models…     

一类切换系统的降阶输出反馈滑模控制

研究了一类含有非线性扰动切换系统的鲁棒镇定问题.基于滑模控制技术,提出了降阶输出反馈鲁棒控制策略,给出了系统的滑动模态可达条件,同时设计了该条件下各子系统的输出反馈滑模控制器,并根据李雅普诺夫函数和状态增益给出了离散切换策略,确保闭环切换系统是渐近稳定的.通过数值仿真验证了设计方法的有效性.     

Switching control system based on robust model reference adaptive control

For conventional adaptive control, time-varying parametric uncertainty and unmodeled dynamics are ticklish problems, which will lead to undesirable performance or even instability and nonrobust behavior, respectively. In this study, a class of discrete-time switched systems with unmodeled dynamics is taken into consideration. Moreover, nonlinear systems are here supposed to be approximated with the class of switched systems considered in this paper, and thereby switching control design is investigated for both switched systems and nonlinear systems to assure stability and performance. For robustness against unmodeled dynamics and uncertainty, robust model reference adaptive control (RMRAC) law is developed as the basis of controller design for each individual subsystem in the switched systems or nonlinear systems. Meanwhile, two different switching laws are presented for switched systems and nonlinear systems, respectively. Thereby, the authors incorporate the corresponding switching law into the RMRAC law to construct two schemes of switching control respectively for the two kinds of controlled systems. Both closed-loop analyses and simulation examples are provided to illustrate the validity of the two proposed switching control schemes. Furthermore, as to the proposed scheme for nonlinear systems, its potential for practical application is demonstrated through simulations of longitudinal control for F-16 aircraft.     

基于多模型结构的非线性鲁棒自适应跟踪控制

针对复杂的非线性系统,提出一种基于多模型结构的鲁棒自适应控制方法,使得系统可以在不同的运行环境下跟踪给定的信号.由多个线性模型和一个模糊模型及其相应的控制器构成基本的多模型控制系统,再引入动态结构自适应神经网络以保证系统的稳定性及抑制由频繁切换引起的噪声.最后,对某小型飞机进行全包络飞行跟踪控制的仿真,验证所提控制方法是有效的.     

T-S模糊系统的一种新型PDC鲁棒模糊控制器设计

针对一类模有界的参数不确定Takagi-Sugeno(T-S)模糊系统,在分析模糊系统前提规则结构的基础上,设计了一种新的并行分配补偿(PDC)控制器,研究了其鲁棒控制问题。基于分段Lyapunov稳定性理论,导出了线性矩阵不等式(LMI)形式的鲁棒控制器设计方法。该方法充分利用了模糊系统隶属度函数的结构信息,降低了采用线性矩阵不等式方法求解的难度。仿真实验证明,通过该方法设计的模糊控制系统,具有良好的鲁棒性能,控制效果良好。