具有通信约束的网络化系统动态输出反馈控制

针对一类存在访问约束和时变时延的网络化控制系统,研究了其中的动态输出反馈控制器的设计问题.考虑到介质访问约束服从Markov分布和时变时延的上界小于一个采样周期的情况,将网络化控制系统建模为一类具有不确定性的离散时间Markov跳变系统.根据Lyapunov稳定性理论与状态增广方法,给出了闭环网络化控制系统渐近稳定的充分条件,并设计了动态输出反馈控制器,使得闭环系统渐近稳定.最后通过仿真验证了所提方法的有效性.     

虚假数据注入攻击下信息物理系统动态输出反馈控制

针对受到虚假数据注入攻击的信息物理系统安全控制问题,将虚假数据注入攻击作为一类特殊的外部扰动,提出了一种具有攻击防御能力的H_∞动态输出反馈控制策略.首先,考虑虚假数据注入攻击对测量通道与随机时延对通信网络的影响,建立了一类具有网络攻击、随机时延和外部扰动等多种约束的闭环系统模型;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论推导出攻击下闭环系统渐近稳定的充分条件,并基于线性矩阵不等式技术给出了H_∞动态输出反馈控制器的设计方法;最后通过一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.     

采用输出反馈的执行器饱和跳变系统H∞控制

针对一类具有饱和执行器的马尔可夫跳变系统的H∞控制问题,提出一种基于模态跳变的动态输出反馈控制器的设计方法,并在保证闭环系统随机稳定的基础上,设计出了动态输出H∞控制器.通过将非线性饱和约束转化为特殊的线性约束,使具有饱和执行器的控制器求解问题转化为线性约束控制器的求解问题,利用位于闭环系统吸引域内的不同模态下椭圆不变集的交集来保证系统的随机稳定性,此时控制器的求解可等效为线性矩阵不等式的可解性问题.采用该设计方法设计的动态输出反馈H∞控制器能够保证闭环系统随机稳定,并且满足一定的H∞衰减水平.数值仿真结果表明,所设计的控制器使得闭环系统在椭圆不变集中的初始状态随机稳定,同时系统对干扰有很强的抑制能力.     

基于输出反馈的网络系统控制器的设计

对网络控制系统进行分析,在考虑网络诱导时延和数据包丢失的基础上,基于一定的数据包丢失率和不大于一个采样周期的时延建立数学模型,研究了动态输出反馈网络控制系统指数稳定性和控制器设计问题,将系统建模为结构事件率约束的异步动态系统.利用线性矩阵不等式方法推导出网络接通率约束的系统指数稳定的充要条件,给出了确保系统稳定的控制器设计方法,仿真实例说明研究结果是有效可行的.     

具有通信约束的网络控制系统鲁棒H_∞控制

针对具有随机通信约束的网络控制系统,研究了系统建模与鲁棒H∞控制器的设计问题.考虑到执行器和控制器之间由于有限网络带宽而出现的介质访问约束,将网络控制系统建模为具有多个模态的马尔可夫跳变系统,基于李雅普诺夫稳定理论导出系统稳定的模式依赖型充分条件,并设计了相应的鲁棒H∞控制器,使得闭环网络控制系统随机稳定且具有给定的H∞性能.数值仿真验证了所提出方法的正确性和有效性.     

工业以太网络控制系统的建模及其控制器设计

为了解决多种现场总线难以集成的难题,提出基于工业以太网的网络控制系统.研究同时具有网络诱导时延和数据包丢失的工业以太网络控制系统的建模问题.假设数据包丢失率一定,网络延时不大于一个采样周期,将工业以太网络控制系统建模为具有事件率约束的异步动态系统.针对对象状态不完全可测情况,研究采用动态输出作为反馈的网络控制系统指数稳定问题,给出确保系统稳定的动态输出反馈控制器的设计方法,并通过仿真算例证明该方法的有效性.     

多性能指标约束下动态输出反馈容错控制

针对一类具有范数有界不确定性的线性连续随机系统,研究了极点指标、H∞指标和方差指标约束下的动态输出反馈满意容错控制问题.在执行器连续增益故障模型下,分析了容错控制中3类期望指标的相容性,并给出了3类指标约束下具有最小能量的动态输出反馈满意容错控制器的设计方法.仿真算例验证了方法的有效性和对系统进行满意容错控制的必要性.     

具有Markov延迟的网络化控制系统控制与通信协同设计

由于网络化控制系统分析与设计的复杂性,其控制与通信协同设计问题一直没有得到解决.该文讨论了一类离散线性时不变网络化控制系统在服从介质访问约束和传感器-控制器端存在Markov随机延迟的情况下控制与通信协同设计问题,提出了系统均方稳定的条件.采用静态通信序列,使通信序列和控制器可以分别设计,应用V-K迭代算法设计最优周期控制增益.仿真算例验证了系统在所设计的最优控制器下达到均方稳定.     

一类非线性离散时滞系统的H∞输出反馈控制

研究一类具有扇形非线性约束的非线性离散时滞系统的H∞动态输出反馈控制问题.对于所有容许的时滞和扇形非线性,基于Finsler引理和S-过程给出了使得闭环系统渐近稳定且满足H∞抗干扰衰减水平的动态输出反馈控制器存在的时滞独立的充分条件.通过求解相应的线性矩阵不等式可以得到控制器参数.数值仿真表明了设计方法的有效性.     

输入时延下约束不确定系统的有限时间控制

针对一类具有非对称时变输出约束和输入时延的不确定非线性系统， 提出有限时间反步控制策略. 首先， 设计新型非线性变换函数将约束系统转化为无约束系统， 解决非对称时变输出约束问题； 其次， 为了处理反步控制的“计算爆炸”问题， 构造新型的有限时间滤波器， 且通过误差补偿机制消除滤波误差， 采用Pade近似法和中间变量补偿输入时延对控制系统的影响；再次， 根据Lyapunov理论证明闭环系统的实际有限时间稳定性， 且输出不会违反约束； 最后， 通过滤波器的对比仿真和机械臂系统的仿真验证新型滤波器和有限时间控制策略的有效性.     

有网络限制的MIMO网络化控制系统的稳定性 分析与控制器设计

为了解决网络约束的情况下多输入多输出(MIMO)网络化控制系统(networked control systems, NCSs)的镇定分析和控制器设计问题,在有限网络接入通道的条件下,为MIMO网络化控制系统建立一个离散切换时滞模型. 基于所建立的新型切换Lyapunov-Krasovskii方程,提出一个新的线性矩阵不等式的稳定标准;在获得稳定条件的情况下,应用迭代算法设计出静态输出反馈控制器. 数字仿真结果表明了所提出方法的创新性和有效性.     

多目标模糊动态输出反馈控制器设计

针对一类不确定T-S模糊动态系统,利用线性矩阵不等式方法,研究了一类非线性系统H∞动态输出反馈控制,且满足闭环极点配置要求.采用动态并行分布补偿进行控制器的设计,考虑了受控输出变量中的参数不确定以及控制器中控制系数不为零的情况,较以往设计更具一般性.给出了模糊闭环系统的全局稳定性充分条件,并将其转化为线性矩阵不等式形式.最后,以复杂非线性陈系统为仿真算例,验证了算法的有效性     

基于LMI的T-S模糊控制系统动态输出反馈镇定

研究了一类由T-S模糊模型表示的非线性系统输出反馈控制问题.提出了一种新的动态输出反馈控制器的设计方法,给出了模糊系统二次镇定的充分条件,将控制问题转化为线性矩阵不等式的求解问题.深入分析了各模糊子系统之间的作用关系,使所得的充分条件更加宽松.最后给出了一个倒立摆例子进行仿真说明,结果表明系统具有很好的快速性及鲁棒性.     

基于混杂系统技术的网络控制系统的建牛与稳定性分析

针对网络控制系统中网络带宽受限所产生的传输延时问题提出一种基于混杂系统技术的建模方法,采用动态输出反馈形式给出了闭环网络控制系统描述,将采样周期和传输延时为常数的情况推广到时变情况,使所建立的模型更具有一般性;并运用混杂系统理论分析了网络控制系统的稳定性,避免了将其转化成一般延时系统构造Lyapunov函数所带来的困难.增大系统稳定域的同时,使系统具有良好的动态性能.仿真结果说明了此方法的可行性和有效性.     

具有Markov延迟的网络化控制系统控制与通信协同设计

由于网络化控制系统分析与设计的复杂性,其控制与通信协同设计问题一直没有得到解决。该文讨论了一类离散线性时不变网络化控制系统在服从介质访问约束和传感器一控制器端存在Markov随机延迟的情况下控制与通信协同设计问题,提出了系统均方稳定的条件。采用静态通信序列,使通信序列和控制器可以分别设计,应用V-K迭代算法设计最优周期控制增益。仿真算例验证了系统在所设计的最优控制器下达到均方稳定。     

船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制

针对动力定位船舶的速度不可测问题,考虑带有环境扰动的动力定位船舶运动非线性数学模型,提出一个非线性观测器-控制器控制方案,实现仅依赖于船舶位置和艏向测量值的船舶动力定位的输出反馈控制,且其观测器具有分离的稳定性.应用串级非线性系统理论证明了最终的船舶动力定位输出反馈闭环系统是全局渐近稳定的,所设计的输出反馈控制律迫使船舶的位置及艏摇角全局渐近收敛于期望值.以一艘供给船为例进行仿真研究,结果验证了所设计的船舶动力定位输出反馈控制律的有效性.     

一类时滞切换模糊系统的静态输出反馈控制

对于一类不确定时滞的连续切换模糊系统,研究其静态输出反馈控制问题．利用多Lyapunov函数方法及切换策略,使得相应的闭环系统渐近稳定,同时设计可以实现系统全局渐近稳定的切换律．提出了确保该系统可通过输出反馈鲁棒镇定的充分条件,并将该充分条件转化为具有较强可解性的线性矩阵不等式（LMI）问题．最后用MATLAB软件对系统进行仿真,验证结论的可行性与有效性．     

一类半线性系统的稳定性研究

研究了一类半线性系统的零解(零状态)稳定和渐近稳定性,考虑系统的输入信号或者控制u(t)不仅是信号本身而且为具有输出反馈的输入,文章的结论利用范数转换的方法来讨论,最后利用具体例子对结论进行了验证.     

Hammerstein-Wiener非线性系统的模糊预测控制

针对输入和输出受约束的Hammerstein-Wiener型非线性系统,提出一种基于T-s模糊模型的非线性预测控制算法,并用Lyapunov函数分析系统稳定性.通过建立T-S模糊模型,将预测控制器设计中的非线性优化问题转化为相应的线性优化问题;通过离线设计状态反馈控制律,在线实施符合条件的反馈控制律,极大程度地提高了在...