反馈控制器的降阶问题

根据线性离散随机系统的包含原理[1],研究了系统的状态反馈和输出反馈控制器的降阶问题.给出了控制器降阶两种类型:聚集和约束.通过一个9阶系统控制器的设计,讨论降阶控制器和全阶控制器的性能.     

一类奇异H∞问题的控制器设计

讨论对象模型不包含输入到输出顺馈项的一类奇异H∞控制问题,给出了输出动态反馈控制器存在的必要条件,控制器由2个带参数的Riccati方程参数化表示.研究了Riccati方程解与参数的关系,并通过这种关系,分析了控制器的相关性质.说明了在可行的参数范围内,最小控制器增益阵的存在性.     

汽车发动机主动隔振系统的前馈反馈最优控制

基于2自由度的发动机简化模型,针对发动机的外部干扰信号由线性外系统的输出描述,通过引入扰动补偿信号,给出发动机系统的前馈反馈最优控制器的设计方法.该控制器由状态反馈项和扰动输入前馈补偿项构成,前馈项用于补偿干扰输入对发动机的影响,控制器的反馈和前馈增益可通过求解代数方程得到.仿真算例表明:该方法对抑制发动机的外部干扰有很好的鲁棒性.     

反馈控制器的降阶问题

根据线性离散随机系统的包含原理,研究了系统的状态反馈和输出反馈控制器的降阶问题．给出了控制器降阶两种类型：聚集和约束．通过一个9阶系统控制器的设计,讨论降阶控制器和全阶控制器的性能．     

线性系统的输出反馈次优扰动抑制:内模原理方法

 运用内模原理研究线性系统的输出反馈扰动抑制问题.首先根据扰动的动态特性构造内模系统,将最优扰动抑制问题转化为等价的最优调节问题.然后通过构造降维状态观测器重构输出反馈中测量不到的部分状态变量;通过求解一组矩阵微分方程或矩阵方程得到次优控制律,利用控制律中的内模补偿项与外部扰动进行对消.最后采用海洋平台简化模型作仿真示例,将所设计的扰动抑制控制器与前馈反馈最优扰动抑制控制器作比较,证明所设计的控制器能够实现无静差的扰动抑制.     

一类未知输入系统的降维观测器设计

在观测器匹配条件不满足的情况下, 针对一类线性时不变系统,探讨了一种降维观测器设计的问题.基于输出对未知输入相关度的概念,构造辅助输出,使得匹配条件得以满足.在假设辅助输出可测时提出了一种降维观测器的设计方法.实际上,辅助输出不完全可测,使用高增益观测器观测的辅助输出估计值代替辅助输出设计降维观测器.状态估计误差在特定的封闭球体内最终一致有界,通过改变观测器参数可以调节封闭球体的半径.对一个五阶系统设计降维观测器,仿真结果表明, 降维观测器和滑模观测器具有同样良好的观测效果.
     

具有时变不确定性的广义系统的鲁棒H∞控制

研究具有一般形式的不确定广义系统的鲁棒H∞状态反馈和动态输出反馈控制器的设计问题·基于广义二次H∞性能概念,利用线性矩阵不等式,首先证明了如果存在鲁棒H∞动态状态反馈控制器,则必存在鲁棒H∞静态状态反馈控制器,然后给出鲁棒H∞静态状态反馈控制器存在的充要条件及构造方法,最后给出鲁棒H∞动态输出反馈控制器存在的充分条件以及相应的控制器构造·     

连续时间正系统的静态输出反馈鲁棒H∞控制

利用有界实引理和线性矩阵不等式技术,得到了连续时间正系统静态输出反馈H_∞控制问题可解的一个充要条件。在此基础上给出了连续时间正系统存在静态输出反馈鲁棒H_∞控制器的一个充分条件,所得条件均由带有矩阵等式约束的线性矩阵不等式给出。H_∞控制器增益矩阵可利用锥补线性化技巧来求解。最后,作为静态输出反馈的一种特殊情形,得到了状态反馈控制器存在的一个充分条件,并通过数值仿真验证了结论的正确性。     

智能悬臂梁的降阶H2控制

利用频域辨识方法得到智能悬臂梁的传递函数模型,在此基础上研究了柔性梁的降阶H2控制问题．首先利用系统增广技术将降阶H2控制问题转化为静态输出反馈问题;然后利用CCL（cone complementarity linearization）算法求解该静态输出反馈问题,给出了降阶控制器设计的结果,并与全阶控制器进行了性能比较．由于CCL算法是一种依赖于初值的迭代求解算法,无法保证得到全局最优解,迭代初值的选取就显得尤为重要,为此对初值选取进行了讨论;最后,对设计的控制器在柔性梁物理实验系统上进行了验证,实验结果表明了设计的有效性．     

基于观测器的不匹配未知输入系统的滑模控制

对具有不匹配时变未知输入的线性系统,研究了基于观测器的滑模控制器设计方法.首先,设计了一种与控制输入无关、能直接抵消未知输入影响的降维观测器.通过该观测器估计系统状态,并提出了一种未知输入代数重构方法,进而利用高增益滑模观测器给出了未知输入一阶微分的渐近估计方法.最后,提出了一种基于系统状态估计、未知输入重构及未知输入一阶微分估计滑模控制器新的设计方法,并通过仿真分析,论证了该方法的可行性和正确性.     

网络控制系统的输出反馈控制

将网络控制系统描述为具有输入延迟和测量输出延迟系统,给出了系统渐近稳定的定义.提出了零输入系统渐近稳定存在的充分条件,并基于一个李雅普诺夫泛函,提出了输出反馈镇定控制器存在的充分条件,通过输出反馈控制使闭环系统达到二次稳定.采用锥面互补方法,将不具有严格线性矩阵不等式(LMI)条件的非凸可行解问题转化为具有严格LMI条件的非线性最小化问题,得到了求解输出反馈控制器增益参数的静态输出反馈镇定(SOFS)算法.通过一个仿真实例,验证了该算法的有效性.     

线性离散系统的非脆弱混合H2/H∞动态输出反馈控制

基于不等式技术研究了线性离散系统的非脆弱混合H2/H∞控制器设计问题.所考虑的控制器具有乘性控制器增益不确定性.设计的动态输出反馈控制器能够保证闭环系统具有渐近稳定性,同时满足混合H2/H∞性能.针对凸多面体结构的不确定线性系统,其结果可推广到鲁棒非脆弱混合H2/H∞控制器的设计当中.最后,通过仿真算例证实了文中所给设计方法的有效性.     

带前馈的广义不确定系统的脉冲鲁棒控制及其设计

利用矩阵代数方法，研究了带前馈的广义不确定时变系统在输出反馈下的消除系统脉冲行为的鲁棒控制问题。系统不确定量是时变的、范数有界的。根据前馈控制矩耻是非奇异阵（特殊情形）和奇异阵（一般情形）的两种情况，给出了在理想系统满足不同条件下的输出反馈阵的设计方法。当理想系统满足输出反馈能正常化条件时，得到一个重要结论：对任意给定的不确定量范围，都可以设计相应的脉冲鲁棒控制器。在理想系统满足脉冲能控、脉冲能观的情况下，给出了脉冲鲁棒控制的具体设计步骤。     

基于代数判据的奇异系统输出反馈设计新方法

针对奇异系统提出一种静态输出反馈控制设计新方法.首先，利用矩阵迹不等式研究奇异系统容许性问题，并提出奇异系统容许(正则、无脉冲、稳定)的代数判据.其次，在系统容许性分析理论结果基础上，设计静态输出反馈控制器保证闭环奇异系统容许性，同时给出矩阵迹不等式的求解方法完成输出反馈控制器设计.与已有的基于线性矩阵不等式求解静态输出反馈控制器方法不同，本文所提方法不需要对输出矩阵进行特殊设定.最后，通过仿真例子表明所提理论方法的可行性和有效性，并且此方法也适用于正常系统输出反馈控制设计.     

广义系统静态输出反馈控制的一个新方法

对广义系统提出了一种新的、简单的静态输出反馈控制器的设计方法.通过引入辅助矩阵变量,对含有Lyapunov矩阵和输出反馈控制器增益矩阵的双线性不等式进行解耦,并结合变量替换法将双线性不等式及包含Lyapunov矩阵的非严格不等式转化为线性矩阵不等式(LMI).利用这种方法,能够得到保证闭环广义系统容许性的LMI条件和静态输出反馈控制器.一个数值例子表明了所提方法的有效性.该方法很容易推广到正常系统的静态输出反馈控制.     

一类网络化控制系统的局部最优控制器设计

假定延时恒定且小于1个采样周期, 采用Lyapunov函数、线性矩阵不等式（LMI）以及区间矩阵的概念, 对状态反馈回路网络化的控制系统控制器增益进行设计, 以寻求某个局部最优控制器增益, 使网络化控制系统渐近稳定并同时使该控制器增益可变区间达到最大. 此局部最优控制器增益以及控制器增益的最大可变区间可以利用LMI工具箱中的求解器gevp得到. 实例表明, 采用此种设计方法很容易得到局部最优控制器.     

负荷频率分散控制的新方法—考虑权矩阵Q的优化

提出了一种新的负荷频率分散控制器(LFDC)的设计方法,因考虑了权矩阵Q及增益矩阵K的优化,设计出的分散控制器具有可与最优控制器相比拟的动态品质;这种方法可适用于具有强或弱耦合的系统,且可根据要求,设计出具有相应结构的分散控制器。通过实例及动态仿真,验证了本文所提方法的正确性和优越性。     

一类具有非匹配不确定性组合系统的二次镇定与渐近跟踪

研究一类线性不确定组合系统的分散输出跟踪问题 ,给出分散的状态反馈控制器的设计方案。所设计的分散控制器使得闭环系统是内部渐近稳定的 ,同时系统的输出渐近跟踪所给定的参考信号。系统中的不确定性是非匹配的 ,同时假定是范数有界的。以一个数值仿真例子进一步说明了文中方法的有效性