基于动态输出反馈控制器的变时滞Lurie不确定系统的鲁棒H_∞控制

对于一类具有变时滞的Lurie不确定系统,利用Lyapunov-Krasovskii泛函、矩阵不等式方法、变量替换法和Schur补引理分析该系统的动态输出反馈鲁棒H_∞控制器的设计问题,使得该系统具有渐近稳定性和H_∞性能,并且给出了动态输出反馈H_∞控制器的参数化表示.通过数值例子验证了所得结论的可行性.     

不确定离散广义时滞系统的混合H_2/H_∞优化控制

基于LMI方法进行了不确定离散广义时滞系统的混合H_2/H_∞优化控制问题的研究.混合H_2/H_∞优化控制的目的是:设计混合H_2/H_∞控制器,在满足闭环系统的容许性及H∞范数界的同时,极小化H2性能指标.给出了该控制器存在的一个LMIs的充分条件.     

分散H_2/H_∞鲁棒控制的LMI方法

应用线性矩阵不等(LMI)方法研究大系统分散 H_2/ H_∞ 控制问题。首先描述了分散H_2/ H_∞状态反馈控制问题,然后提出了存在分散H_2/ H_∞ 状态反馈控制器的参数化定理和两种基于LMI的设计方法:直接LMI方法和迭代LMI(ILMI)方法。所获得的控制器具有块对角结构,闭环系统稳定且能优化闭环系统的H_2/ H_∞性能指标。作为该方法的推广,也探讨了分散H_∞控制器的设计问题。最后用示例说明了两种方法的应用。     

基于扇形区域极点配置的静态输出反馈H_∞控制

针对线性定常系统,研究了扇形区域内极点配置的静态输出反馈H_∞控制问题。设计能够达到H_∞性能指标且符合区域极点配置要求的静态输出反馈控制器,以解决外部的扰动和区域对极点的限定问题;利用求解线性矩阵不等式组的方法,将具有H_∞指标约束和区域极点配置要求的静态输出反馈控制器设计问题转化成求一组线性矩阵不等式的可行解问题,借助MATLAB-LMI工具箱进行有效求解,得到了符合要求的可靠控制率,完成了扇形区域内H_∞静态输出反馈控制器的设计(其中的H_∞控制器为次优H_∞控制器)。所得结论不仅能使极点配置在给定的扇形区域内,也能够使闭环系统保持稳定性且达到给定的H_∞性能指标,从而保证了系统的性能,实现了期望的闭环极点。最后的数值仿真验证了本文结果的有效性和可行性。     

事件触发通讯机制下线性系统的网络化动态输出反馈H_∞控制

研究了事件触发通讯机制下带有双侧网络的线性系统的动态输出反馈H_∞控制问题。引入一个基于测量输出的事件触发机制来决定哪些采样输出在哪些采样时刻通过网络来传输给动态输出反馈控制器。在这个事件触发机制下,考虑传感器到控制器和控制器到执行器双侧网络通道中的网络诱导时延,利用输入时滞方法,对运行时间区间进行适当的区间划分,将闭环系统建模为一个带有两个区间时变时延的时滞系统。充分考虑两个时延的上下界信息来构造一个Lyapunov-krasovskii泛函,以线性矩阵不等式形式建立H_∞性能判据和控制器的设计方法。最后,通过仿真例子验证所提方法的有效性。     

线性系统动态输出可靠H_∞控制

对于线性系统,研究了基于线性矩阵不等式的动态输出反馈可靠H∞控制器设计问题.在设计过程中,使用了比离散故障更实际的连续故障模型.不论有无故障,设计的可靠控制系统均保证了执行器的渐近稳定性和H∞性能.在保证故障发生时一个给定H∞性能界的前提下,优化无故障情况下系统的H∞性能.一个数值例子说明了提出方法的设计过程和有效性.     

受扰线性不确定系统鲁棒H_∞混合镇定

针对受外界扰动和参数不确定性影响的线性系统,同时考虑其暂态性能和稳态性能,提出基于混合稳定的鲁棒H_∞控制概念和控制方法.给出闭环系统混合稳定且抑制外部扰动对被控输出影响的充分条件,并将这些条件转化为线性矩阵不等式约束.所设计的是一个关于时间连续的H_∞混合镇定控制器,简化了设计过程,避免控制器切换导致的抖振.仿真结果表明:在外界扰动和参数不确定影响的情况下,该控制方法达到预期的暂态性能和稳态性能的要求,且有效抑制了干扰对系统状态的影响.     

轧机液压AGC-LP耦合系统的H_∞控制器设计

根据热连轧机自动厚度控制(AGC)系统和液压活套控制(LP)系统各自的特点,结合这两个子系统的模型,建立液压AGC-LP耦合系统模型。参照广义系统的标准选取了合适的控制目标,基于H_∞控制理论对组合系统进行分析,采用MATLAB鲁棒控制工具箱中线性矩阵不等式(LMI)求解方法设计了H_∞状态反馈控制器,使得系统达到性能指标最优。将使用H_∞控制器与传统PID控制器的AGC-LP耦合系统进行仿真比较,结果表明,使用H_∞控制器的系统有更好的动态和稳态性能,两个子系统相关变量的耦合也有所改善。     

带乘性噪声的随机控制系统鲁棒H_2/H_∞控制设计

本文主要研究了状态方程和输出方程均带有多个噪声源的无限时域离散随机控制系统的H_2/H_∞控制器的设计问题。首先给出一个随机有界实引理(SBRL);然后,利用随机有界实引理和系统的精确可观测性,给出了随机控制系统最优解的存在定理。该定理表明随机H_2/H_∞控制设计与四个耦合的广义代数Riccati方程的解的存在性有关。最后,给出了一个仿真实例来说明设计的效用。     

混合H_2/H_∞状态反馈控制

通过扩展的线性矩阵不等式(LMI)方法,提出了连续系统混合H2/H∞状态反馈控制综合方法.该方法通过引入新的附加变量,在不影响李雅普诺夫变量的基础上实现对控制器参数的优化设计.利用这一特点,可以使用不同的李雅普诺夫变量来设计多目标控制器,通过综合混合H2/H∞指标设计了一个状态反馈控制器.算例仿真验证了该方法较单一李雅普诺夫变量方法具有更低的保守性.     

变速恒频双馈风电系统的H2/H∞混合控制

针对外界未知扰动、随机变化的风速等不确定因素,建立了变速恒频双馈风电系统小信号改进数学模型,该模型解决了原风电模型中存在的部分耦合和非线性问题。基于H_2/H_∞混合控制算法,设计变速恒频双馈风电系统状态反馈控制器。通过求解Riccati方程得到H_2/H_∞混合控制问题的解。该控制器在保证系统具有一定鲁棒性的前提下,使控制效果得到改善。以某工况下的实际工程参数为基础,通过仿真,验证了该控制方法的有效性。     

基于LPV动态逆的D稳定H_2/H_∞混合鲁棒控制无人直升机巡航

将无人直升机不可测的旋翼动态视为准稳态构造线性转动动态的参数时变动态逆,引入相位补偿器解决前向通道相位滞后问题.针对动态逆方法对模型不确定性很敏感的问题,应用了H_∞鲁棒控制方法.加入H_2混合控制以改善控制性能,并加入区域稳定方法实现过渡态的控制指标.飞行试验验证了该方法的有效性.     

非线性系统H_∞模糊输出反馈容错控制

研究了一类含有执行器故障的非线性系统的H∞模糊输出反馈容错控制问题.采用T-S模糊模型对非线性系统进行建模,用模糊观测器重构系统状态.针对设计过程中的双线性矩阵不等式问题,采用相似变换法将其转化为线性矩阵不等式(LMI)问题.利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,给出了H∞模糊输出反馈容错控制器存在的充分条件.通过求解由一组LMI所表示的凸优化问题可以得到次优H∞模糊反馈容错控制器.所设计的控制器可保证系统在故障时满足给定H∞性能约束下,使正常情况下的H∞性能最优.最后通过对小车倒立摆系统的仿真验证了该设计方法的有效性.     

Delta算子不确定系统的静态输出反馈H_∞控制

研究含有不确定性的Delta算子系统的静态输出反馈H∞控制问题.基于Lyapunov稳定性理论和有界实引理,给出静态输出反馈控制下Delta算子闭环不确定系统鲁棒渐近稳定且具有H∞性能γ的新条件,进而提出静态输出反馈控制器设计方法.最后通过数值算例验证了该设计方法的可行性和有效性.     

具有加法非结构不确定性系统的H_∞鲁棒稳定化

对于具有H_∞范数界限的不确定性系统,本文考虑具有加法非结构不确定性的鲁棒稳定化问题,提供了把该问题转换成H_∞控制问题的方法,并给出了H_∞控制问题的输出反馈解。利用这个输出反馈解,可以获得鲁棒稳定化控制器及其存在的充分条件,它依赖于求解两个Riccati方程。不确定性系统的公称模型和不确定性上界均用状态空间表达式描述,并且假设它们是可稳定化的和可检测的,其中公称模型在虚轴上没有极点。通过结构图的等价变换,并根据小增益定理,可以把H_∞鲁棒稳定化问题转化成H_∞控制问题。对于可稳定化的和可检测的控制对象,基于状态空间方法,可以获得H_∞控制问题的解,它只要求控制对象中控制输入对系统状态的关联矩阵和外部输入对系统输出的关联矩阵是满秩的。这个状态空间解存在的充要条件是,两个依赖于控制对象参数的Riccati方程具有半正定解X_∞和Y_∞,而且I-γ~(-2)Y_∞X_∞>0,其中γ>0是一个给定的常数。利用这个状态空间解,并注意到H_∞鲁棒稳定化问题中γ=1的情形,可以得到H_∞鲁棒稳定化控制器,它存在的充分条件是两个依赖于不确定性系统公称模型和不确定性上界参数的Riccati方程具有半正定解X和Y而且I-Y X>0。H_∞鲁棒稳定化控制器的设计算法可以根据文中给出的定理得到。     

时滞奇异摄动不确定系统的H_∞控制

利用交叉项界定法对一类含有时变时滞的奇异摄动不确定系统的H_∞控制问题进行分析,设计无记忆输出反馈控制器,通过构造适当的Lyapunov泛函,使得闭环系统渐近稳定,且满足一定的H_∞性能指标,从而降低所得结果的保守性.     

基于干扰观测器的小型无人直升机H_∞飞行控制

为了提高小型无人直升机飞行鲁棒控制性能,提出了一种基于干扰观测器的H_∞控制方法.将小型无人直升机系统分为纵向和横向通道且考虑输入干扰和外部噪声,并设计干扰观测器对外部系统产生的未知时变输入干扰进行逼近.在此基础上,利用干扰观测器的逼近输出,设计了小型无人直升机的H_∞控制器.仿真结果表明,本文方法具有良好的鲁棒控制性能.     

使用降维观测器的H_∞控制器设计

本文提出使用降维观测器来设计低阶H_∞控制器的方法。对于具有输出反馈的H_∞控制问题,可以转换成使用降维观测器的H_∞控制问题。通过直接求解状态空间方程,能够获得使用降维观测器的H_∞控制器,其存在的充分与必要条件是两个Riccati方程分别存在唯一的稳定化半正定解。降维观测器的输出是控制对象在最坏扰动作用下的状态估计值。另外,使用降维观测器的H_∞控制问题可以转换成模型匹配问题,并利用相应的结果获得低阶H_∞控制器。     

抵御执行器故障的H_∞可靠跟踪控制

针对线性定常系统,考虑连续增益故障模型,研究了具有执行器故障的H_∞可靠跟踪控制问题。首先,设计一个跟踪控制器使得闭环系统保持渐近稳定,同时具有相应的H_∞性能指标。当执行器发生故障时,该系统在原状态反馈控制器作用下无法保持稳定。设计状态反馈可靠跟踪控制器,运用求解线性矩阵不等式(LMI)的方法,完成可靠跟踪控制器的设计。由此可靠跟踪控制器构成的闭环系统可使系统在发生执行器故障后仍保持渐近稳定,且满足相应的H_∞性能指标。最后,数值仿真验证了该可靠跟踪控制器的有效性和可行性。     

基于H∞ 控制的单机无穷大电力系统输出反馈控制器设计

为了采取有效控制策略以提高电力系统的稳定性,研究了基于单机无穷大(single-machine infinite-bus,SMIB)电力系统的H_∞输出反馈控制器设计问题。首先,基于电力系统基本方程建立了SMIB电力系统状态空间数学模型;接着,研究了输出反馈H_∞控制问题求解方法;最后,基于具体的SMIB控制对象设计了H_∞输出反馈控制器。实例仿真结果表明,在系统受到脉冲扰动时,加入次优H_∞控制器的SMIB电力系统相对于未施加控制的电力系统其振荡幅度峰值从0. 177降为0. 002,响应达到稳态的时间从3 s减小到2 s,说明系统的稳定性更高。