离散模糊时滞系统的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制

针对一类由T-S模糊模型描述的不确定离散非线性时滞系统,讨论其在控制器存在可加性摄动情形下的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制问题.通过构造适当的Lyapunov函数,给出以线性矩阵不等式形式表示的系统时滞依赖稳定的充分条件以及相应的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制器设计方法.数值仿真表明,所构造的控制器不仅能够保证闭环模糊时滞系统的鲁棒渐近稳定性,还能使系统达到一定的H_∞干扰抑制水平.     

基于LMI的滑翔式飞行器鲁棒H∞时滞控制

滑翔式飞行器是一类存在参数不确定性和外部扰动的非线性系统,研究了该类对象的鲁棒H_∞控制问题。采用对原系统方程部分线性化的方法,得到滑翔式飞行器的状态空间描述形式。在系统中的非线性部分满足Lipschitz条件约束下,考虑舵机特性等引起的时滞,利用Lyapunov稳定性理论,得到了系统鲁H_∞控制器存在的充分条件。通过求解线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)的可行解问题,得到H_∞控制器的参数化表达式。仿真结果表明,当存在参数不确定以及外部扰动时,系统能够保持较强的鲁棒稳定性,同时设计的控制器对干扰有较好的抑制作用。     

基于H∞鲁棒动态逆的飞行器轨迹跟踪方法

利用非线性动态逆方法的精确线性化功能,结合H_∞控制理论,提出了一种阻力加速度能量标准轨迹的跟踪方法。通过动态逆将非线性的高超声速飞行器系统等效为线性对象,继而考虑非结构不确定性及参数不确定性,采用H_∞控制理论设计外回路鲁棒控制器,实现了标准轨迹的精确跟踪,同时给出了闭环系统的鲁棒稳定性证明。仿真结果验证了该方法的有效性。     

线性不确定随机系统时滞相关的H∞滤波

研究了一类带有时变状态时滞和参数不确定性的连续时间线性随机系统的鲁棒H_∞滤波问题。目的是设计一个线性滤波器使滤波误差动态系统是指数均方稳定的,并满足给定的H_∞性能指标。应用描述符系统模型转换,建立了新的Lyapunov-Krasovskii 函数。通过引入自由加权矩阵,消除了Lyapunov矩阵和系统矩阵的乘积项,从而无需在滤波器设计过程中对Lyapunov矩阵作任何约束,这在很大程度上降低了滤波器设计的保守性。基于LMI方法,针对精确已知随机系统和带有结构不确定性的随机系统,分别提出了时滞相关的鲁棒H_∞滤波器存在的充分性条件。仿真结果表明所提出的设计方法是有效的。     

时变时滞不确定系统模糊自适应H∞控制

针对含非线性和干扰项的时变时滞系统鲁棒稳定问题,提出一种模糊自适应H_∞控制方法。采用T-S模糊系统对未知非线性函数向量进行逼近,设计自适应全调节律,即同时调整模糊参数矩阵和基函数参量。对于逼近产生的误差和外界干扰,引入H_∞控制。基于李亚普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术,在保证系统稳定的前提下,通过求解矩阵不等式得到满足设计要求的控制器。通过对已有算例和空天飞行器高超声速飞行控制系统的仿真验证了所提方案的有效性。     

基于观测器的一类不确定时滞采样系统的非脆弱H∞控制

为一类不确定时滞采样系统提出了基于观测器的非脆弱H_∞控制问题。针对不确定性均存在于被控对象、控制器和观测器的情形,运用Lyapunov 稳定性理论和线性矩阵不等式方法,得到了非脆弱H_∞控制器和观测器存在的充分条件与设计方法。最后,数值仿真结果表明了所提算法的有效性。     

非线性扰动离散广义时滞系统的鲁棒H∞控制

研究了扰动是满足Lipschitz条件的一类非线性离散广义时滞系统的鲁棒H_∞控制和鲁棒H_∞保性能控制问题。目的是设计系统的鲁棒H_∞控制器和鲁棒H_∞保性能控制器。应用线性矩阵不等式方法,分别给出了系统的鲁棒H_∞控制器和鲁棒H_∞保性能控制器存在的充分条件;并在这些条件可解时,分别给出了鲁棒H_∞控制器和鲁棒H_∞保性能控制器的表达式。最后用例子说明了所给方法的应用。     

随机时延网络控制系统的鲁棒H∞状态反馈控制

研究了含有双随机时延的不确定网络控制系统的鲁棒H_∞状态反馈控制问题。将传感器到控制器和控制器到执行器的网络时延建模为相互独立的连续时间离散状态的马尔可夫随机过程。基于此网络环境,构造时延依赖的控制器,将不确定网络控制系统转化为马尔可夫跳变系统。通过Lyapunov Krasovskii泛函方法和新的矩阵不等式技术,给出了系统随机稳定且满足H_∞性能的充分条件,并以矩阵不等式形式给出了相应的控制器设计方法。最后,给出了仿真算例,验证了该方法的有效性。     

不确定随机跳变时滞系统非脆弱H∞滤

针对一类具有马尔可夫跳变参数的It^o类型不确定随机时滞系统,讨论了该类系统的鲁棒非脆弱H_∞滤波问题。在被控对象及滤波器同时存在不确定性的情况下,闭环滤波误差系统渐近稳定,干扰抑制性能指标小于给定上界。通过构造一个Lyapunov Krasovskii泛函,应用It^o微分公式沿系统对其求微分,再运用线性矩阵不等式（linear matrix inequality, LMI）和It^o公式,给出了非脆弱滤波器存在的可解性条件。通过数值算例表明了该方法的有效性。     

无人直升机局部H∞最优LPV 速度控制器设计

针对无人直升机的大范围鲁棒控制问题, 提出局部H_∞最优线性变参数(liner parameter varying, LPV)速度(local H_∞optimal LPV velocity, LHOV)控制方法。首先将无人直升机系统简化成含有干扰的LPV 系统，接着针对各个固定飞行模式独立设计H_∞静态输出反馈（H_∞static output feedback, HSOF）控制器，然后采用插补控制技术，针对每一种飞行模式下的线性系统设计一个只含有不可控部分和不可观部分的插补控制器，进而将所有模式下的控制器融合成一个LHOV控制器，从而既保证模式之间鲁棒转换，又使得系统进入任意一个模式后能达到H_∞性能最优。最后，仿真结果表明，采用此方法设计的控制器能够获得大范围良好的稳定性和鲁棒性。     

基于T-S模糊模型的网络控制系统鲁棒H∝容错控制

针对同时存在网络时延和数据包丢失的网络环境,研究了执行器故障下一类非线性网络控制系统的鲁棒H_∞容错控制问题。基于不确定T-S模糊模型描述的非线性网络控制系统模型,考虑了更实际、更常见的执行器部分失效情况。通过引入一个积分不等式,获得了此类系统的时滞相关鲁棒稳定性条件,且采用锥补线性化算法给出了此类系统的鲁棒H_∞容错控制器设计方法。仿真算例表明,对于任意容许的不确定性以及执行器故障,所设计的控制器能使系统鲁棒渐近稳定,且具有H_∞范数界。       

Robust H∞ controller design for a class of nonlinear fuzzy time-delay systems

The problem of fuzzy modeling for state and input time-delays systems with a class of nonlinear uncertainties by fuzzy T-S model is addressed. By using the linear matrix inequality (LMI) method, the problem of fuzzy robust H∞ controller design for the system is studied. Assuming that the nonlinear uncertain functions in the model considered are gain-bounded, a sufficient condition for the robustly asymptotic stability of the closed-loop system is obtained via Lyapunov stability theory. By solving the LMI, a feedback control law which guarantees the robustly asymptotic stability of the closed-loop system is constructed and the effect of the disturbance input on the controlled output is ruduced to a prescribed level.     

基于状态观测器的不确定时滞系统非脆弱$H_\infty$控制

研究了基于状态观测器的一类不确定时滞线性系统的非脆弱H∞ 鲁棒控制问题. 考虑被控对象、状态观测器以及控制器均存在不确定性,采用Lyapunov 稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了非脆弱状态观测器和非脆弱鲁棒控制器的存在条件与设计方法. 仿真实例表明了所提方法的有效性和可行性.     

Controlling uncertain fuzzy neutral dynamic systems with Markov jumps

The robust H∞ control problems for stochastic fuzzy neutral Markov jump systems (MJSs) with parameters uncertainties and multiple time-delays are considered. The delays are respectively considered as constant and time varying, and the uncertain parameters are assumed to be norm bounded. By means of Takagi-Sugeno fuzzy models, the overall closed-loop fuzzy dynamics are constructed through selected membership functions. By selecting the appropriate Lyapunov-Krasovskii functions, the sufficient condition is given such that the uncertain fuzzy neutral MJSs are stochastically stability for all admissible uncertainties and satisfies the given H∞ control index. The stability and H∞ control criteria are formulated in the form of linear matrix inequalities, which can be easily checked in practice. Practical examples illustrate the effectiveness of the developed techniques.     

精馏塔极小极大鲁棒非脆弱控制的研究

将极小极大控制器的设计应用于精馏塔模型。考虑系统和控制器同时含有不确定性,利用线性矩阵不等式(LMI)处理方法和Lyapunov稳定性理论,设计了鲁棒且非脆弱的极小极大控制器。考虑不确定性对系统破坏最大的情形,分别给出含有加性和乘性干扰增益的控制器存在条件。引入凸优化算法,求解使闭环系统渐近稳定且性能指标上界最小的最优控制器参数。仿真结果表明所设计的控制器具有良好的鲁棒性和非脆弱性。     

线性矩阵不等式及其在控制系统中的应用

详细综述了LMI在控制系统中的发展现状和应用,主要涉及了不确定系统的鲁棒性能和鲁棒稳定性、不确定系统的鲁棒控制器设计、LMI在时滞系统中的应用及存在的问题、不确定系统的鲁棒滤波应用状况、不确定系统的模型验证应用等,并分析了基于LMI方法的变结构控制、极点配置、模糊控制等其它相关内容.给出了上述控制问题的LMI描述及相关求解方法,最后并指出了LMI进一步的应用研究方向.