参数不确定广义时滞系统的保性能控制

针对状态时滞的参数不确定性广义系统,讨论了它的保性能控制问题。目的是对状态时滞的参数不确定广义系统,提出它的时滞无关保性能鲁棒控制器的一个设计方法。首先给出了广义时滞系统正则、脉冲自由且稳定的严格线性矩阵不等式表示的时滞无关充分条件;然后采用线性矩阵不等式方法,给出参数不确定性广义时滞系统的时滞无关保性能控制问题可解的一个严格线性矩阵不等式表示的充分条件,在此条件可解时,给出了时滞无关保性能鲁棒控制器表达式,以及相应的可保性能指标。最后给出了所提出方法的应用。     

基于观测器的不确定时滞Markov跳变系统H∞控制

讨论了一类线性不确定时滞Markov跳变系统的控制问题,针对能量有界的输入噪声,设计了基于观测器的优化鲁棒H∞控制器。基于鲁棒控制理论,通过对重构的观测器系统的分析,提出了使得系统随机稳定且满足一定输入输出H∞增益的模态依赖的控制器存在条件。结合构造的Lyapunov函数和线性矩阵不等式变换,给出了H∞控制器的设计方法,并将其描述为一个优化问题。基于观测器设计的优化H∞控制器使系统具有随机稳定性,状态的跟踪性能好,抑制干扰能力强,满足所给的范数指标。仿真示例说明了设计方法的有效性。     

基于 LMI的广义不确定时滞系统鲁棒H∞控制

针对一类广义不确定时滞系统,假定其中的不确定性是范数有界的和系统的状态是完全可测的,基于线性矩阵不等式(linearmatrixinequality,LMI),通过构造Lyapunov泛函,给出了一种鲁棒H∞状态反馈控制器的设计,仅通过求解相应的线性矩阵不等式就可得到鲁棒H∞状态反馈控制器。并证明了该方法不仅使得相应的闭环系统渐进稳定,又能保证闭环系统从扰动到受控输出之间传递函数的H∞范数不大于给定的指标值。用数值算例验证了所给方法的有效性。     

不确定时滞系统的指数稳定保代价可靠控制

针对一类含有时变时滞的不确定参数系统,研究了在执行器发生故障情况下系统指数稳定保代价可靠控制器设计问题。系统的性能函数是含有指数项和故障输入项的积分二次型函数。经过适当的状态变换,将原系统的指数稳定保代价可靠控制问题转化为另一个等价系统的保代价可靠控制问题。根据Lyapunov稳定性理论,得到了系统存在指数稳定保代价可靠控制器应满足的一个矩阵不等式,进一步将这个矩阵不等式转化为线性矩阵不等式(LMI),并给出了系统的保代价表达式。利用论文方法设计的控制器能够使得时滞系统对于任意允许的不确定量以及执行器故障都保持鲁棒可靠指数稳定,并且使系统具有保代价的性能指标。仿真结果表明了该控制器设计方法的有效性。     

不确定时滞非线性系统的迭代学习控制

针对一类不确定状态时滞非线性系统 ,提出了一种形式简单的迭代学习控制算法 ,从理论上给出了算法收敛的充分条件 ,进一步分析了不确定状态时滞、系统采样频率与跟踪性能之间的关系。该学习算法无需精确已知系统的状态时滞 ,而只要估计状态时滞的界 ,因而具有算法简单、计算量小、易于实现等特点。仿真结果表明了该算法的实用性和有效性。     

一类不确定时滞系统的滑模控制

考虑了一类同时存在状态不确定性和控制不确定性的时滞系统的滑模控制问题,通过采用李亚普诺夫方法和线性矩阵不等式(LMI)技术,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件,而且滑模控制律和滑模面的设计可以利用线性矩阵不等式的解得到,证明了该滑模控制律能保证状态轨迹被驱动到指定的切换面上。仿真实验表明了算法的有效性。     

不确定时滞系统的H∞鲁棒控制——增广Riccati方程方法

研究一类其不确定性满足范数有界分解条件的时滞系统的H∞ 鲁棒控制器设计问题。通过引入附加向量得到增广时滞系统 ,从而利用增广Riccati方程方法实现系统的等效二次鲁棒镇定和H∞ 镇定的约束条件。该方法对增广Riccati方程的求解克服了一般性的Riccati方程求解需要盲目试凑的局限性。最后的数值例子进一步说明了该方法的有效性     

具有控制时滞的不确定分布参数系统迭代学习控制

研究了具有控制时滞的不确定线性分布参数系统的迭代学习控制问题,允许系统在迭代过程中初始状态值存在一定偏差。提出了基于时滞已知的P型迭代学习控制算法,给出了其L²范数收敛的充分条件,并利用Green公式、以及Gronwall-Bellman不等式等从理论上进行收敛性证明。数值例子验证了该算法的有效性。     

不确定离散时滞系统的鲁棒H∞滤波与仿真

研究了一类不确定离散时滞系统的鲁棒H∞滤波问题，其中不确定性存在于系统的状态矩阵和输入矩阵当中，且满足范数有界条件，对于所有容许的参数不确定性，构造一个线性滤波器，使得滤波误差系统渐近稳定且满足一定的H∞性能指标，给出了滤波器存在的充分条件，并通过矩阵变换得到了设计滤波器的LMI方法。 为了使得滤波器具有良好的稳态性能，本文考虑了LMI的优化问题。通过求解一组LMI，可以得到最优滤波器。最后，仿真结果很好地说明了本文方法的有效性。     

不确定时滞系统的滑模控制及其应用研究

研究了一类带有控制时滞的不确定性系统的滑模变结构控制器的设计问题。定义特殊线性变换,将原不确定时滞系统化为无时滞系统。在新坐标下,提出了基于二次型性能指标的最优滑模面的设计方法;选择适当的动态不连续控制律保证了系统状态在有限时间到达滑模面,并有效的削弱了抖振。提出并证明了原系统渐近稳定的充分条件。将该控制方法应用到典型的不确定时滞对象——聚合反应釜的温度控制系统中,仿真结果表明了该方法的有效性。     

不确定奇异系统的Terminal滑模控制

针对一类不确定奇异系统,研究其Terminal滑模控制问题。通过非奇异线性变换把不确定奇异系统变换成受限等价形式,利用Lyapunov函数方法,首次提出了一种新的Terminal滑模控制策略,给出了特殊的Terminal滑模超曲面,设计了相应的滑模控制器,实现了滑模运动,保证了系统状态变量在有限时间内收敛到平衡点。给出数值算例,说明了方法的有效性。     

单输入网络化控制系统的时延补偿滑模控制

针对网络化控制系统中存在的网络诱导时延问题,提出了一种离散滑模控制方法。基于一类线性时不变被控对象的单输入网络化控制系统离散模型,构造了具有时延补偿的滑模面。通过系统状态预估及对状态运动的分析,设计了可以完全消除系统抖振的滑模控制器。李亚普诺夫方法证明了该控制器能使系统状态在不产生抖振的前提下收敛于滑模面,并保证系统的渐近稳定,同时不要求网络诱导时延小于一个采样周期。以位置伺服系统为对象的仿真实例验证了该设计方法的有效性。     

Sliding mode H∞ control for a class of uncertain nonlinear state-delayed systems

A new proportional-integral (PI) sliding surface is designed for a class of uncertain nonlinear state-delayed systems. Based on this, an adaptive sliding mode controller (ASMC) is synthesized, which guarantees the occurrence of sliding mode even when the system is undergoing parameter uncertainties and external disturbance. The resulting sliding mode has the same order as the original system, so that it becomes easy to solve the H∞ control problem by designing a memoryless H∞ state feedback controller. A delay-dependent sufficient condition is proposed in terms of linear matrix inequalities (LMIs), which guarantees the sliding mode robust asymptotically stable and has a noise attenuation level γ in an H∞ sense. The admissible state feedback controller can be found by solving a sequential minimization problem subject to LMI constraints by applying the cone complementary linearization method. This design scheme combines the strong robustness of the sliding mode control with the H∞ norm performance. A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed scheme.     

非匹配不确定时滞系统的自校正滑模控制

针对一类不匹配、不确定并具有状态时滞的多输入多输出线性系统,基于线性矩阵不等式理论提出一种新的自校正滑模控制方法。该方法利用线性矩阵不等式给出滑动模态存在的充分条件,使系统在滑动模态运动下对于存在的不匹配不确定性扰动以及状态时滞具有完全不变性。引入双极性Sigmoid函数代替符号函数并根据Lyapunov稳定性理论设计了具有自适应能力的滑模控制器,在自适应律的作用下Sigmoid函数的边界层厚度以及切换增益可根据系统状态进行自适应调节,从而改善了滑模控制器输出量过大以及抖振等现象。基于Lyapunov理论证明了该方法的稳定性,最后通过仿真实验进一步验证了该方法的可行性及有效性。     

Global robust optimal sliding mode control for uncertain affine nonlinear systems

The problem of robustifying linear quadratic regulators (LQRs) for a class of uncertain affine nonlinear systems is considered. First, the exact linearization technique is used to transform an uncertain nonlinear system into a linear one and an optimal LQR is designed for the corresponding nominal system. Then, based on the integral sliding mode, a design approach to robustifying the optimal regulator is studied. As a result, the system exhibits global robustness to uncertainties and the ideal sliding mode dynamics is the same as that of the optimal LQR for the nominal system. A global robust optimal sliding mode control (GROSMC) is realized. Finally, a numerical simulation is demonstrated to show the effectiveness and superiority of the proposed algorithm compared with the conventional optimal LQR.     

Discrete sliding mode prediction control of uncertain switched systems

The robust stabilization problem for a class of uncertain discrete-time switched systems is presented. A predictive sliding mode control strategy is proposed, and a discrete-time reaching law is improved. By applying a predictive sliding surface and a reference trajectory, combining with the state feedback correction and rolling optimization method in the predictive control strategy, a predictive sliding mode controller is synthesized, which guarantees the asymptotic stability for the closed-loop systems. The designed control strategy has stronger robustness and chattering reduction property to conquer with the system uncertainties. In addition, a unique nonswitched sliding surface is designed. The reason is to avoid the repetitive jump of the trajectories of the state components of the closed-loop system between sliding surfaces because it might cause the possible instability. Finally, a numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed theory.     

不确定多变量线性系统的快速收敛滑模控制

讨论了一类不确定多变量线性系统滑模变结构控制的快速收敛问题,提出一种指数型快速终端滑模变结构控制方案。通过非奇异线性变换将不确定系统化为简约标准型,而后设计了非线性指数型快速终端滑模超曲面,给出了滑模面参数矩阵的选择方法。在此基础上设计了变结构控制律,使系统状态在有限时间内到达滑模面上,随后保持在滑模面上并按指数型终端滑模的规律运动,在有限时间内收敛到平衡点。与普通的快速终端滑模相比,系统状态能以更短的时间到达平衡点。该方法具有全局稳定性和鲁棒性,仿真结果证明其有效性。     

基于非线性干扰观测器的高超声速飞行器反演滑模控制

针对高超声速飞行器非线性动力学系统中存在的高度非线性、多变量耦合及参数不确定等特点,利用非线性干扰观测器对各种干扰的逼近特性,结合反演滑模控制,设计了一种飞行器反演滑模控制器。该方法首先利用干扰观测器观测出系统的干扰,未观测出的部分干扰使用反演滑模控制进行补偿,避免了累积误差,实现对制导指令的鲁棒输出跟踪,并证明了系统稳定性。仿真结果验证了该方法能较理想地观测干扰,保证系统良好的鲁棒性。     

Robust control of uncertain time delay system:a novel sliding mode control design via LMI

1 .INTRODUCTIONTi me-delay commonly occurs in various industrialsystems ,such as turbojet engines , electrical net-works ,automotive systems ,and chemical process ,etc .Its existenceis usually a source of poor systemperformance ,or instability . Hence ,the control ofti me delay systems has received considerable atten-tion over the past two decades , and different de-sign approaches have been proposed[1]. We wouldlike to point out SMC is a reasonable method tostabilize the uncertain ti me…