Robust H∞ control for a class of nonlinear singular system with uncertain parameters

The static output feedback H∞ control is explored for a class of nonlinear singular system with norm-bounded uncertainty. On certain suppose, the zero solution asymptotically stability is analyzed by means of Lyapunov function and Lyapunov stability theory. Based on which, a sufficient condition is presented such that the system is zero solution asymptotically stable and has H∞ norm constraint γ. Then, the static output feedback H∞ controller is designed to guarantee the resulting closed-loop system has the same performance. Finally, an example proves the effectiveness of the conclusion.     

Neural network-based H∞ filtering for nonlinear systems with time-delays

A novel H∞ design methodology for a neural network-based nonlinear filtering scheme is addressed. Firstly, neural networks are employed to approximate the nonlinearities. Next, the nonlinear dynamic system is represented by the mode-dependent linear difference inclusion （LDI）. Finally, based on the LDI model, a neural network-based nonlinear filter （NNBNF） is developed to minimize the upper bound of H∞ gain index of the estimation error under some linear matrix inequality （LMI） constraints. Compared with the existing nonlinear filters, NNBNF is time-invariant and numerically tractable. The validity and applicability of the proposed approach are successfully demonstrated in an illustrative example.     

Non-fragile decentralized H∞ controller design for uncertain linear systems

Considering the design problem of non-fragile decentralized H∞ controller with gain variations, the dynamic feedback controller by measurement feedback for uncertain linear systems is constructed and studied. The parameter uncertainties are considered to be unknown but norm bounded. The design procedures are investigated in terms of positive definite solutions to modify algebraic Riccati inequalities. Using information exchange among local controllers, the designed non-fragile decentralized H∞ controllers guarantee that the uncertain closed-loop linear systems are stable and with H∞ -norm bound on disturbance attenuation. A sufficient condition that there are such non-fragile H∞ controllers is obtained by algebraic Riccati inequalities. The approaches to solve modified algebraic Riccati inequalities are carried out preliminarily. Finally, a numerical example to show the validity of the proposed approach is given.     

一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制

研究一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制问题.利用共同Lyapunov函数和凸组合技术,给出了由线性矩阵不等式表示的使闭环系统渐近稳定且满足鲁棒H∞性能的充分条件,设计了切换策略;最后给出了一个数值仿真实例表明结论的有效性.该结果对一类不确定线性切换系统的鲁棒H∞控制也成立.     

基于模糊模型的非线性时滞系统的H∞鲁棒容错控制

研究了一类具有时滞的非线性连续系统的H∞鲁棒容错控制。采用具有时滞的T-S模糊模型,在系统存在执行器失效情况下,设计了状态反馈控制器。基于Lyapunov稳定性理论和LMI方法,给出了在执行器失效的情况下系统稳定的充分条件,保证系统的鲁棒渐近稳定。仿真实例验证了方法的有效性。     

一类非线性不确定时滞系统的时滞相关鲁棒H∞控制

针对一类具有状态非线性不确定性的时滞系统,基于适当形式的Lyapunov泛函和Lyapunov稳定性理论,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,讨论了时滞相关型鲁棒H∞状态反馈控制器设计问题.在非线性不确定性满足增益有界条件下,得到了该类时滞系统依赖于时滞的满足鲁棒H∞性能的一个充分条件,且控制器存在的充分条件由线性矩阵不等式组(LMIs)的形式给出,可以通过求解一个线性矩阵不等式组获得鲁棒H∞控制器.最后给出一个具体算例说明了该方法的有效性.     

网络化控制系统鲁棒H∞观测器-控制器设计

研究一类网络化控制系统的鲁棒H∞观测器-控制器的设计问题。假设网络化控制系统的网络诱导时滞是时变的、不确定的,且小于一个传感器采样周期,将此类网络化控制系统的广义被控对象建模为一类不确定离散系统,进而对此不确定离散系统构造了观测器以及控制器。然后利用鲁棒H∞控制理论以及线性矩阵不等式(LMI)方法,推导出了该不确定离散系统渐近稳定并且满足给定的H∞性能指标的充分条件。根据此充分条件,通过求解一个代数Riccati方程以及线性矩阵不等式,很容易设计出了系统的观测器以及控制器。最后给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的。     

基于扩展LMI的鲁棒H2和H∞滤波

研究凸多面体不确定连续系统的鲁棒H2和H∞滤波问题。借助于线性矩阵不等式(LMI)技术,提出了扩展的连续系统H2和H∞性能准则。基于该性能准则,推导出新的鲁棒H2和H∞滤波器存在的充分条件,并将滤波器设计问题转化为一个具有LMI约束的拟凸优化问题。仿真结果表明,与现有方法相比,所提方法具有较低的保守性。     

A Robust Output—Feedback Controller for a Class of Uncertain Nonlinear Systems

1　IntroductionRecently,the nonlinear output- feedback control problems are solved successfully by usingbackstepping for a class of nonlinear systems. The partialstate feedback control problemsolved in Jiang and Praly,1996 is more general than the output- feedback control problem.However,the assumptions made in the paper are too restrictive which does not only re-quire the existence of c,γ andψ1 to be ascertained a priori,but also require them to beknown for an unknown system. If c,γ can n…     

一类线性多时滞系统的α-可靠H∞控制器的设计

基于频域法并结合时域法研究了一类线性多时滞系统的α 可靠H∞控制器的设计问题,得到的控制器不但使得系统可H∞可靠镇定,而且在扰动输入为零时,闭环系统特征方程的根s均满足Res≤-α<0的要求。所得结果是时滞相关的且表示为LMI形式,易于数值处理。最后以一个数值仿真例子说明了结论的有效性。     

非线性时滞系统的一种模糊H∞控制方案

研究了非线性时滞系统基于T-S模型的模糊H∞控制问题.针对一类控制对象,得到了存在模糊H∞控制器的充分条件.此充分条件等价于一类线性矩阵不等式(LMI)的可解性.     

非线性不确定时滞系统观测器型鲁棒无源控制

将无源性概念引入到非线性不确定时滞系统中,研究了带有时滞和不确定性的非线性系统的鲁棒无源控制问题.首先,利用多层神经网络近似代替系统中的非线性部分,采用线性微分包含(LDI)技术来线性化该非线性环节.其次,基于LDI模型,构造适当的状态观测器和反馈控制器,利用Lyapunov稳定理论,通过一定的矩阵变换,将设计问题转化为线性矩阵不等式(LMI)的可行解问题.从而使控制器的设计简单易行.接着,引入无源化的损耗指标,给出具有指定损耗指标的鲁棒无源控制器设计方法.最后以Lo-gistic混沌系统为例进行仿真试验,结果表明该设计方法的有效性.     

参数不确定的非线性随机时滞系统的H∞滤波

研究了一类带有参数不确定性的非线性随机时滞系统的鲁棒H∞滤波问题.假设参数不确定性是范数有界的并且系统的动态方程是由伊藤微分方程所描述的.对所有容许的参数不确定性以及外界干扰,构造一个线性、无时滞、不确定性及独立的状态滤波器,使滤波误差动态系统是指数均值稳定并且独立于时滞的.针对单时滞系统和多时滞系统两种情况,基于线性矩阵不等式(LMI)方法给出了保证鲁棒H∞滤波存在的充分性条件.最后,数值仿真结果很好地说明了该方法的有效性.     

时变仿射广义系统鲁棒H∞性能研究

针对不确定时变参数以及其导数属于凸有界(多面体型不确定)区域的时变仿射广义系统,提出了一种研究时变仿射广义系统鲁棒H∞性能的新方法.该方法利用依赖于仿射的带有不确定参数的Lyapunov函数代替固定Lyapunov函数,来降低设计的保守性,是研究时不变广义系统的鲁棒H∞性能方法的推广.利用此方法,并通过引入带有额外自由参数的线性矩阵不等式(LMIs),可获得时变仿射广义系统具有鲁棒H∞性能γ的充分条件,同时也给出了优化系统H∞性能的算法.最后给出一个数值例子来演示设计过程并说明此方法的有效性.     

不确定T-S模糊系统鲁棒非脆弱H∞控制

针对具有状态和输入不确定性的连续时间非线性模糊Takagi-Sugeno(T-S)系统模型,研究了其H∞稳定和模糊非脆弱控制器的设计问题。基于Lyapunov函数稳定性分析理论,采用PDC基本思想和LMI方法,在控制器参数具有加性和乘性摄动的前提下,设计出了其非脆弱H∞模糊控制器,使闭环系统对允许的不确定参数具有H∞稳定。实例仿真结果验证了该控制器设计方法的有效性和可行性。     

两类不确定奇异时滞系统鲁棒稳定的相关型判据

研究了不确定奇异时滞系统的鲁棒稳定性问题。首先以线性矩阵不等式的形式给出了奇异时滞系统正则,无脉冲模且零解渐近稳定的一种新的时滞相关型判据。通过引入新的参数避免了利用不等式处理交叉项,从而使该判据具有较小的保守性。最后,利用研究结果,给出了两类不确定奇异时滞系统新的时滞相关型鲁棒稳定性判据。     

一类Markov跳变神经网络的时滞相关鲁棒稳定性

针对一类Markov跳变神经网络,研究了其在系统参数不确定情况下的全局鲁棒稳定性。利用Leibniz Newton公式对原系统进行等价变换,基于Lyapunov 稳定性理论,并结合Moon不等式得到了此类Markov跳变神经网络时滞相关均方鲁棒稳定性的判别条件。所得结果以线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)的形式给出,容易被Matlab中的LMI工具箱验证。最后,通过一个算例验证了所得结论的有效性。     

VTOL直升机的鲁棒非脆弱H∞控制

针对含有飞行时滞的垂直起飞着陆(VTOL)直升机系统,基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,设计了考虑加性控制器增益摄动的时滞相关鲁棒非脆弱H∞控制器.利用描述系统变换,得到了状态反馈鲁棒非脆弱H∞控制器存在的充分条件.在无控制增益摄动的情形下,读控制器能够允许更大的飞行时滞.引入凸优化算法,求解使闭环系统渐近稳定且干扰抑制水平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鲁棒性和非脆弱性.     

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.     

连续时滞模糊系统的H∞滤波

研究了一类非线性连续时滞系统的H∞滤波器的设计问题。基于T-S模糊模型来设计模糊H∞滤波器,该滤波器能确保滤波误差系统的渐近稳定并能满足给定的H∞性能指标。在设计过程中考虑了系统的时滞,从而降低了滤波器设计的保守性,根据线性矩阵不等式(LMI)给出线性滤波器存在的充分条件。通过仿真算例验证了设计方法的有效性。