船舶航向/横摇鲁棒容错控制研究

为提高船舶航向/横摇控制系统的可靠性,改善系统故障情况下的容错控制效果,采用基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒容错控制方法,对船舶航向/横摇系统进行容错控制研究.建立船舶航向/横摇耦合运动模型,分析故障导致的模型等效不确定性,通过定义广义干扰,将模型变换为适合于H2/H∞鲁棒容错控制设计的标准模型.设计系统的性能评价指标,求解鲁棒容错控制器,并进行仿真验证.结果表明,船舶航向/横摇鲁棒容错控制系统具有良好的容错性能.     

超空泡航行体LPV鲁棒变增益控制

针对超空泡航行体动力学模型存在强非线性及耦合等特点,提出一种基于松弛变量的线性参数变化(LPV)系统鲁棒变增益控制器设计方法.通过对系统中非线性滑行力进行分析变换,将非线性系统转换为含有变参数的线性参变系统,由调度策略得到其多胞形描述形式.为降低系统保守性,在多胞形各顶点设计控制器时引入松弛变量,实现系统矩阵与李雅普诺夫函数解耦,将各顶点控制器进行插值综合后得到依赖参数调节的系统全局控制器.仿真结果表明:所设计的控制器能够使系统快速准确地跟踪给定指令,同时对外界干扰具有一定的鲁棒性.     

Buck变换器线性参数变化模型的增益调度控制

针对开关变换器的输出电压极易受到输入电压或者负载波动的影响,提出一种建立在Buck变换器线性参数变化(LPV)模型基础上的增益调度控制策略.首先,将Buck变换器的小信号模型转换成以负载电阻和输入电压作为变参数的LPV模型,基于LPV的凸分解方法,利用线性矩阵不等式(LMI)技术对凸多面体各顶点分别设计满足H∞和闭环极点配置的反馈控制器,再插值各顶点所设计的反馈控制器,综合得到具有多面体结构的LPV控制器.该方法在线计算量小,容易实现.最后,通过仿真验证了设计方法的有效性,与传统的鲁棒控制策略的控制器相比,所设计的LPV控制器受Buck变换器中输入电压和负载电阻波动影响较小,具有更好的控制性能.     

不确定变时滞系统的非脆弱保性能H∞控制

针对一类不确定变时滞系统,研究了其非脆弱保性能H∞控制问题.利用Lyapunov泛函和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)方法,分别对控制器增益具有加法式摄动和乘法式摄动2种情形进行了讨论,得到了系统存在非脆弱保性能H∞控制律设计的充分条件,并且基于此条件给出了控制器的设计方法.仿真结果表明,控制器对变时滞和不确定参数具有鲁棒性,且对扰动具有很好的抑制能力.     

基于模糊逻辑的船舶航向变结构控制研究

运用变结构控制理论设计了船舶航向控制器．为了削弱控制器所带来的抖振,运用模糊逻辑理论对控制器的不连续项进行了修正,从而得到了一种新的基于模糊逻辑的变结构控制器．仿真结果表明：该控制器能对船舶航向进行很好的控制,并具有较强的鲁棒性．     

广义离散不确定线性系统动态输出反馈鲁棒H_∞控制分析

研究一类具有范数有界参数不确定性广义离散线性系统的鲁棒H∞控制问题.基于线性矩阵不等式和一个线性矩阵等式约束,导出动态输出反馈鲁棒H∞控制器存在的一个充分条件,并指出所需要动态输出反馈鲁棒H∞控制器的过程设计.     

混合H_2/H_∞控制问题的降阶控制器

考虑混合H2/H∞控制问题的降阶控制器的设计问题.基于线性矩阵不等式(LMI),分别给出了连续和离散情形下混合H2/H∞问题的降阶控制器的设计.     

基于H∞方法的数控机床永磁直线伺服系统二自由度鲁棒控制器设计

基于模型匹配原理和鲁棒控制理论,针对参数摄动问题,对永磁直线伺服系统的速度H∞控制器提出优化设计。用线性矩阵不等式求解标准H∞控制问题得到输出反馈H∞控制器,以保证直线系统的鲁棒性。仿真结果表明,采用本文方法设计的直线伺服系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,对对象参数摄动等不确定性因素具有很强的鲁棒性。     

基于H_∞方法的数控机床永磁直线伺服系统二自由度鲁棒控制器设计

基于模型匹配原理和鲁棒控制理论,针对参数摄动问题,对永磁直线伺服系统的速度H∞控制器提出优化设计。用线性矩阵不等式求解标准H∞控制问题得到输出反馈H∞控制器,以保证直线系统的鲁棒性。仿真结果表明,采用本文方法设计的直线伺服系统能很好地抑制扰动和跟踪给定,对对象参数摄动等不确定性因素具有很强的鲁棒性。     

模式依赖分布式时滞不确定马尔可夫跳变系统的鲁棒H_∞控制

考虑一类具有马尔可夫(Markov)跳变参数和模式依赖分布式时滞的不确定性系统的鲁棒H∞输出反馈控制问题.系统状态方程和量测方程中均有分布式模式依赖时滞项,模式为取值于有限集的Markov过程.采用线性矩阵不等式方法得到了使闭环系统鲁棒随机稳定且满足给定H∞性能指标的充分条件,并得到输出反馈控制器存在的充分条件.通过求解线性矩阵不等式,并利用锥补线性化算法得到控制器参数.数值算例说明了该文方法的有效性.     

时变采样周期网络化系统混合鲁棒H2/H∞控制

针对存在时变采样周期和时延的网络化控制系统,讨论混合鲁棒H2/H∞控制性能约束下控制问题.通过矩阵Jordan变换,将时变采样周期和时延的不确定性转变为系统参数的不确定性,建立了离散时间凸多面体不确定系统模型.利用矩阵不等式方法,设计了满足混合鲁棒H2/H∞性能的控制状态反馈控制器.对不稳定的连续时间系统,该控制器能使闭环系统保持渐近稳定并对外界干扰具有良好的抑制性.控制器存在的充分条件和具体参数通过求解线性矩阵不等式给出,计算简单.数值仿真结果表明所设计控制器的有效性.     

一类不确定T-S模糊系统的H_∞控制器设计

基于线性矩阵不等式的方法,研究了一类带有不确定参数的T-S模糊系统的H∞控制器设计问题.给出了参数不确定的T-S模糊系统的系统建模以及系统的二次稳定性,并且对此类T-S模糊系统的H∞控制问题进行了探讨,给出了新的基于状态反馈H∞控制器的设计方法.     

线性大系统的分散协同H_∞状态反馈控制

针对一类由N个子系统构成的线性关联大系统,研究其可分散H∞控制时关联矩阵应该满足的条件.在此基础上,对于具有一般性关联作用的线性大系统,采用多级控制方法设计其分散协同H∞控制器.多级控制是一种两步控制器设计方法.首先对大系统进行分解,针对每个子系统使用H∞优化算法设计状态反馈;然后,对于子系统间的关联作用,使用结构摄动技术设计协同控制器,从而减小关联作用的影响,改进整个系统性能.这样得到的多级控制器不仅可使整个闭环大系统内稳定,能够满足H∞性能,而且工程上便于实现.     

微电网背景下UPQC鲁棒H2/H∞优化控制方法研究

由于微电网中的负载、电源类型多变化快,造成大量谐波和电压波动等电能质量问题.为此,本文建立了UPQC统一数学模型,提出了一种基于鲁棒H2/H∞的微电网UPQC优化控制方法.该方法将模型参数的不确定性引入到状态方程中,使得闭环系统对所允许的不确定性同时满足H∞干扰抑制和最优H2性能,把鲁棒H2/H∞控制器的设计转化为具有线性矩阵不等式的优化问题,进而推导出线性动态反馈控制器.理论分析和仿真实验结果表明:该方法具有控制效果好、响应速度快、鲁棒性强等特点.     

分散H∞状态反馈控制器的设计

对具有N×N个任意未知常时滞的线性连续大系统 ,研究了关联矩阵在一般分解条件下的分散H∞ 控制器的设计问题 ,给出了分散H∞ 状态反馈控制器存在的充分条件 ,该条件以线性矩阵不等式的形式给出 .文中用一个示例说明了分散H∞ 控制器的设计 .     

基于遗传算法的降阶H∞控制器

考虑一类线性时不变连续动态系统,应用遗传算法给出其降阶H∞控制器的设计方法·用线性矩阵不等式给出控制器存在的充要条件,把秩约束作为遗传算法的目标函数,通过对目标函数的全局搜索,得到控制器的最小阶次nk及相应的正定矩阵参数(X,Y),进而设计出降阶H∞控制器·遗传算法采用实数编码,排序选择和最佳个体保存相结合的选择算子,实值中间重组的交叉算子,实值变异的变异算子·仿真结果表明,所提出方法可达到与MATLAB设计的全阶H∞控制器的相同控制效果,且具有阶次低、易于工程实现的特点·     

基于线性参数变化增益调度H∞控制的谐波干扰抑制

给出了一种基于线性参数变化增益调度H∞控制器的设计方法，该方法是通过对谐波于扰信号建模，并将其与被控对象结合形成以谐波干扰频率为变化参数的线性参数变化系数，采用基于单个二Lyapunov函数的方法设计了相应的线性参数变化增益调度H∞控制器，使得控制器具有可实现性及相应的性能，由于所设计的控制器参数能够随干扰频率变化进行调度并能满足要求的性能指标，因此实现了对所有已知变化频率谐波干扰的有效抑制，与传统的基于插值方法设计的增益调度控制器相比，该控制器的结构简单，易于实现，其闭环系统拴局稳定性能够得到保证，通过数值仿真并与线性二次高斯（LQG）和一般的H∞控制结果比较，验证了文中方法的有效性。     

一类非线性系统的基于观测器的H∞输出反馈设计

某些非线性系统可以通过全局线性化方法 ,转化为线性时变系统 ,因而可通过研究全局线性化后的线性时变系统来处理非线性系统的相关问题 .基于这一思路 ,利用线性微分包含的概念 ,对一类可化为多胞型线性微分包含的非线性系统 ,给出其基于观测器的 H∞ 输出反馈设计方法 ,得到的反馈控制律能使闭环系统内稳且具有 H∞干扰衰减 .文中对双边投影引理和 Finsler引理进行了扩展 ,从而可以处理基本矩阵不等式中块对角矩阵的消去问题 .利用这一结果 ,把基于观测器的H∞输出反馈设计的一充分条件化为线性矩阵不等式 ( LMI) ,进而利用已有的 LMI工具箱对控制律进行求解 .从而避免了采用非线性系统设计的一般方法时必须面对的求解 Hamilton- Jacobi不等式或等式方程的困难     

不确定离散时滞系统的鲁棒H∞控制

基于二次稳定性理论,研究了不确定离散时滞系统的鲁棒H∞控制问题.采用线性矩阵不等式的方法,讨论了有记忆状态反馈鲁棒H∞控制问题,得到了确保鲁棒H∞控制器存在的充分条件和H∞状态反馈控制器的设计方法.最后举例说明了该方法的正确性.     

船舶航向H~∞鲁棒控制

为有效抑制参数不确定性和干扰随机性对船舶航向的影响,设计了船舶航向鲁棒控制器.针对船舶海浪的遭遇谱能量集中频段随遭遇角的变化而变化,对不同的遭遇角选择不同的权函数进行设计.采用双线性变换对标称模型位于虚轴上的极点进行处理,并利用"2-Riccati"方程法求解控制器方程.仿真结果表明,与PID控制相比,该控制器航向控制精度较高,并具有较好的鲁棒性能.