一类不确定系统的鲁棒H^∞控制器设计

考虑了在实际中具有工程背景的一类具有非线性不确定性的系统的鲁棒Ｈ＾∞控制器设计问题,此类系统的非线性不确定性可由与状态变量有关的范数有界条件描述。对于由此类系统表示的控制对象,首先给出了判断鲁棒渐近稳定和Ｌ２增益有限的充分条件;而后分别针对状态反馈和输出反馈的情形提出了非线性Ｈ＾∞控制问题的可解条件,最后给出了基于线性矩阵不等式的Ｈ＾∞控制器设计方法。     

基于Hamilton函数方法的非线性微分代数系统反馈控制

基于Hamilton函数方法研究了一类非线性微分代数系统的镇定和H∞控制问题. 首先结合非线性微分代数系统内在的广义能量平衡特性提出了一种新的耗散Hamilton实现结构. 基于该结构, 对不存在外部扰动的非线性微分代数系统设计了镇定控制器, 对存在外部扰动的非线性微分代数系统, 证明了其L2增益分析问题可以归结为广义Hamilton-Jacobi不等式的求解问题, 并给出了H∞控制器的构造方法. 所提出的非线性微分代数系统的镇定和鲁棒控制器设计方法能充分利用非线性微分代数系统的结构特点, 所设计的控制器形式简单, 易于实现.     

多机电力系统广域非线性鲁棒电压控制策略

本文针对多机电力系统提出一种广域非线性鲁棒电压控制策略.针对COI（center of inertia）坐标系下的系统数学模型,提出一种简单而巧妙的模型变换方法,将其转换为一个引入了发电机的机端电压偏差为新的状态变量的不确定线性系统,进而应用基于线性矩阵不等式（linear matrix inequality,LMI）的鲁棒控制理论设计出控制器.所提出的广域非线性鲁棒电压控制器不依赖于系统某个特定运行点,可适应系统网络参数以及运行方式的变化,保证机端电压调节精度.控制器不需要测量发电机转子角及任何变量的微分,仅需要测量发电机的机端电压、角速度、有功及无功功率.此外,控制器考虑了广域反馈信号的时滞以及部分机组未装设相量测量装置（phase measurement unit,PMU）的影响.应用PSCAD/EMTDC对某三机和四机系统进行了详细测试,仿真结果验证了控制器的良好性能.     

一个渐近最优的非参数自适应控制器

对一类具有未知非参数非线性结构的离散时间随机控制系统，利用核估计方法和载尾的必然等价原则，设计了一个非参数自适应控制器，并且证明了在不必人为地引进外部激励的情形下，收这个控制器所决定的闭环系统不但是全局稳定的而且是渐近最优的。     

不确定性气动弹性系统辨识及鲁棒极限环分析

模型的不确定性直接影响鲁棒颤振和极限环分析的准确性．从基于数据的角度提出考虑非线性环节和模型不确定性的鲁棒极限环分析框架．采用时域方法辨识包含非线性环节的Block—oriented结构的气动弹性系统模型集合的不确定度大小．以在线弹性结构的极点构造正交基底,将不确定性模型集合辨识问题转化为不确定性参数上下界估计的优化问题,通过求解非线性优化得到不确定性模型集合．将辨识后的无记忆非线性算子用正弦输入描述函数表示,利用线性分式变换技术对辨识后的不确定性模型进行重新建模,最后采用结构奇异值（μ）理论对系统集合进行鲁棒极限环分析．采用某二元翼段气动弹性算例验证该辨识和分析框架的准确性．结果表明辨识的不确定性的模型集合能够刻画气动弹性动力学特性．在相同速度下,考虑不确定性的模型集合的鲁棒极限环幅值比标称系统极限环幅值要小．该方法可以应用于鲁棒颤振和极限环预测．     

基于干扰观测器的一类不确定非线性系统鲁棒自适应控制

本文利用干扰观测器和Backstepping方法,提出了一类不确定非线性系统的鲁棒自适应控制方案.首先,利用径向基神经网络(radial basis function neuralnetwork,RBFNN)设计干扰观测器,并通过对RBFNN参数的自适应调整来逼近系统干扰.基于干扰观测器的输出,采用Backstepping方法设计鲁棒自适应控制器.在所设计的鲁棒自适应控制器作用下,闭环系统所有信号达到半全局一致有界稳定.闭环系统稳定分析表明适当地选取设计参数可以确保所有系统状态是一致有界的.最后,仿真结果验证了所提出的鲁棒自适应控制方案的有效性.     

非线性H∞励磁控制器的递推设计

研讨非线性系统Ｌ２增益干扰抑制及电力系统非线性鲁棒控制问题,提出了一种利用递推设计方法以求解耗散不等式从而得到发电机励磁控制系统非线性Ｈ∞问题的存贮函数并以昆来构造电力系统励磁控制器,仿真结果表明了该方法的有效性。     

异构无人机群鲁棒一致性协议设计

研究了具有非线性不确定性的异构无人机群系统分布式一致性跟踪控制问题.文中假设领航者的输出是时变的,无人机自主体具有不同的非线性不确定空气动力特性,设计分布式鲁棒一致性协议,抑制非线性不确定性对闭环系统的影响,使得跟随者可以跟随领航者.所设计的鲁棒一致性协议包括标称控制器和鲁棒补偿器两部分,标称控制器的设计是为了使标称的无人机群具有一致性跟踪特性,鲁棒补偿器的设计是为了抑制不确定性对系统的影响,文中用李雅普诺夫函数分析并证明了一致性误差能以期望的速度收敛到原点任意小的邻域.最后,通过仿真验证了一致性协议的有效性.     

黎卡提差分方程在电磁轴承最优控制中的应用

提出了一种电磁轴承模型预测最优控制方法.为了抑制陀螺效应引起的转子圆锥涡动,在传统二次型性能指标函数中引入同步误差项,基于离散状态方程有限步预估转子平动误差、同步误差以及控制器输出构造最优控制器优化目标函数.基于迭代黎卡提差分方程（Riccati Difference Equation）求解了最优控制器.用伪代数黎卡提方法（Fake Algebraic Riccati Technique）证明了所设计最优控制器的稳定性.通过数值仿真研究了控制器鲁棒性能与设计参数间的关系.针对某扁平型磁悬浮飞轮的仿真和实验结果均表明引入同步误差的最优控制器能有效的抑制圆锥涡动.     

一类高阶随机非线性系统的鲁棒干扰抑制问题研究

本文研究了具有不确定结构的随机高阶下三角系统鲁棒控制问题,对这类问题采用幂积分器的方法结合积分反推的思想给出一个光滑控制器使得系统的解最终趋向于原点附近任意小的邻域,并对具有外部干扰时设计了一个光滑控制律实现鲁棒干扰抑制。     

具有双控制输入通道高阶不确定非线性系统控制设计

本文研究了一类高阶不确定非线性系统的全局渐近稳定控制设计问题.不同于现有结果,本文所研究的高阶非线性系统具有两个控制输入通道,即控制输入直接作用于两个一维子系统.这导致已有的控制设计方法不能或难以用来解决该类控制设计问题,因此,寻求新的控制设计方法,用以解决多控制输入通道高阶非线性系统的控制设计问题,是一个很有意义的研究课题.本文首先引入一个有效的反馈变换,从而在非线性系统满足适当假设条件下,成功地将该类系统的控制设计问题转化为规范的单控制输入通道情况下的控制设计问题.进而借助于已有结果,特别是增加幂次积分方法,给出所研究非线性系统的全局渐近稳定控制器的设计方法.尽管本文所研究的系统是具有多控制输入通道高阶非线性系统的特殊情况,所得结果具有一定的局限性,但对更一般情况具有借鉴和指导作用.最后,仿真算例验证了本文理论结果的有效性.     

胶凝面板堆石坝优化设计

采用非线性数学规划法对胶凝面板堆石坝进行断面优化设计,建立了以大坝的关键几何尺寸为设计变量,以造价为目标函数,以坝体稳定、应力、应力水平及几何尺寸为约束条件的优化设计数学模型,并采用罚函数法求解此优化模型。与原设计方案比较,优化设计方案的堆石方量少、造价低。与普通面板堆石坝相比,胶凝面板堆石坝的优化方案坝坡可以更陡,堆石方量更少、造价更低,且满足应力、稳定的约束条件,得到的断面安全可靠、经济合理。     

欠驱动三连杆机器人的混杂控制方法

针对第二关节为被动关节的欠驱动三连杆机器人,提出一种混杂控制方法．欠驱动三连杆机器人的运动空间分为3个阶段：退化阶段、摇起阶段和平衡阶段．首先,在退化阶段,对第三关节构造Lyapunov函数,并针对此函数设计控制律使其连杆相对于前一连杆自然伸展,使系统退化为类Pendubot机器人;同时基于能量不断增加的思想设计第一关节控制律,以节省后阶段的能量控制时间．其次,在摇起阶段,保持第三关节控制律形式不变;通过仅控制系统能量和同时控制系统能量、角速度两种方法设计第一关节控制律,使系统进入平衡区．最后,对退化后的系统采用线性控制将其稳定在竖直向上不稳定平衡点上．数值仿真结果表明文中所提方法具有控制时间短,所需力矩小等优点．     

商用车ABS预测控制方法研究

针对商用车制动过程中存在的强烈非线性和模型不确定性问题,建立了整车七自由度转向制动状态空间模型,提出了一种非线性连续预测控制方法,设计了基于滑移率的ABS非线性预测控制器.在控制器设计中,利用泰勒级数展开对系统状态进行适当的截尾处理,获得了系统预测模型,并将ABS路面识别算法引入参考轨迹设计,提出了多路面下的参考轨迹模型.当路况发生变化时,参考轨迹也发生相应的变化,而且在系统中引入了积分反馈,以增强系统的鲁棒性.仿真研究表明,当ABS存在建模误差、载荷变化和干扰时,该非线性预测控制器仍能够获得良好的动态响应和鲁棒性.     

Concept of an extracellular regulation of muscular metabolic rate during heavy exercise in humans by psychophysiological feedback

Efferent motor signals to skeletal muscles concern not only the space/time pattern of motion, but also the setting of muscular performance and through this the control of the current metabolic rate. For an optimal adjustment of metabolic rate during heavy exercise — e.g. in athletic competitions — a feedback control system must exist, including a programmer that takes into consideration a finishing point (teleoanticipation). The presented experiments, using Borg's scale, indicate the existence and functioning of a system for optimal adjustment of performance during heavy exercise and the relevance of teleoanticipatory effects. Thus motor learning includes not only somatosensory control, but also metabolic control. With regard to migratory birds, such metabolic control would have to operate in the individual as well as in the migrating flock as a whole.     

基于累积变形演化状态控制的高速铁路基床结构设计计算方法

实现长期循环荷载作用下基床结构累积变形有效控制是建造高速铁路的技术难点之一.基于高速铁路无砟与有砟轨道路基承受列车动荷载特征,提出和完善了用于基床结构设计的荷载作用模式;根据循环荷载作用下土工填料累积变形演化状态的分类及阈值判别准则,结合室内单元结构填土模型试验,获得了级配碎石基床填料变形状态演化的阈值参数.以设计荷载条件和填料设计参数为基础,针对无砟与有砟轨道对基床变形状态控制的不同要求,采用结构分析原理,构建了基于累积变形演化状态控制的高速铁路基床结构设计计算方法,确定了无砟与有砟轨道基床结构累积变形分别满足快速稳定和缓慢稳定的状态控制要求,以地基系数K30值表征的关键参数指标.研究成果为实现高速铁路基床结构由构造设计向状态控制定值分析转变奠定了基础.     

大气污染优化控制理论的一些新进展

本文介绍了国内学者的最新研究成果，包括了大气污染优化控制理论在以下几个具体应用领域的进展：(1)工业污染源的优化布局。应用伴随方法计算目标函数的梯度以求解优化问题，给出了理论框架。进行了数值试验。(2)短期空气质量的动态控制。应用实际气象数据和污染源数据进行了优化控制数值模拟。(3)化学风险的预先评价与控制。应用伴随方法，对运动化学源进行风险评价。规划最佳运输路线；针对禁止化学武器公约中处理日本二战期间遗弃化学武器的有关问题。妥善选择化武销毁工厂的地址。以上优化控制问题，以气象预报模式和大气污染预报模式为基础，而以伴随方法和最优化算法为求解途径，数值试验表明理论的正确性和方法的高效率。新发展的理论和方法与数值模式和观测技术紧密结合，并且顺应了计算机速度和容量高速增长的趋势。从而具有广阔的应用前景。     

一种最优抗扰自适应控制

针对含未知干扰系统研究了具有最优抗扰性能的自适应控制问题.利用对象参数的先验知识和量测数据构成可实时更新的非空模型集合,以系统的整体性能指标为辨识准则,在模型集内优化选取最优标称模型,完成对象模型的在线最优辨识.然后根据-1优化设计方法以闭环系统整体性能为指标,在线设计最优闭环控制器.上述两方面结合起来给出了一种最优自适应控制策略.由于辨识准则与控制目标是一致的,文中的方法能够有效地解决自适应系统的性能优化问题和辨识与控制的相互配合等问题,且能给出可验算的性能指标.     

具有通信受限的网络控制系统量化反馈控制

针对一类通信受限的网络控制系统,研究量化反馈控制器及动态调度策略的联合设计问题.考虑到介质访问约束和信号量化误差的影响,将网络控制系统建模为等价的离散时间切换系统;通过Lyapunov稳定理论推导出保证系统鲁棒稳定的模式及量化依赖型充分条件,并给出了量化反馈控制器的设计方法;在此基础上,设计了基于实时状态的动态通信调度策略,实现了网络控制系统的镇定控制.最后通过仿真示例验证了所提出方法的有效性.