杆臂效应补偿中H_∞滤波器的应用与设计

针对大杆臂或高挠曲条件下杆臂长度不确定性引起的速度匹配误差问题,引入了H_∞滤波技术.首先,在力学补偿法的基础上,利用标称杆臂构建杆臂效应量并进行补偿.然后,将不确定性杆臂引起的杆臂效应误差量纳入量测噪声,利用H_∞滤波的鲁棒性对能量有限的不确定性量测噪声进行抑制,并给出了滤波器的递推算法.最后,以大型舰船主/子惯导传递对准为例,仿真比较了传递对准中使用真实杆臂与标准Kalman滤波、标称杆臂与标准Kalman滤波、标称杆臂与H_∞滤波3种方案的处理效果.仿真结果表明,在杆臂长度存在挠曲变形时,采用H_∞滤波可以有效提高传递对准的精度.     

奇异系统的降阶H∞滤波器的设计

研究连续奇异系统的降阶H∞滤波器的设计问题,目的是设计出的线性滤波器的阶数要低于给定系统的维数,同时使得滤波误差动态系统是容许的,并且满足一定的H∞性能指标,最主要的工作是提出了降阶H∞滤波器阶数的一个新的上界,并给出了相应的降阶算法.降阶滤波器问题的可解性的充分必要条件是矩阵不等式和非凸秩约束组成的方程组的可解性,这里是使用显式构造的算法来解决这个非凸优化问题,并且提出了一个计算方法来求得相应矩阵不等式方程组的可行解,最后的数值例子说明了本文降阶设计算法的有效性.     

多包丢失的无线网络控制系统的滤波器设计

鉴于无线网络控制系统中多包丢失率不同和外部噪音干扰问题,研究了一类多包丢失的无线网络控制系统H_∞滤波器设计方法,以提高无线网络控制系统稳定性及鲁棒性。首先,引入随机伯努利序列搭建多传感器通道中丢包模型,并将每个通道丢包率转化为滤波误差系统的随机参数,进而将滤波问题转化为求解带有随机参数的滤波误差系统的H_∞性能指标问题;在此基础上,利用矩阵论和概率论原理将数据参数分解,通过LMIs形式给出H_∞滤波器存在的充分条件,所设计的滤波器能保证在外部能量有界噪音干扰信号,滤波误差系统的H_∞指标小于给定值γ。最后通过一个数值仿真示例验证了所设计滤波器的有效性。     

奇异中立系统降维H_∞滤波器的设计

利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,考虑奇异中立系统的降维H_∞滤波问题.首先,给出奇异中立系统存在降维H_∞滤波器的一些充分条件,使所得滤波误差系统渐近稳定,且H_∞范数小于一个给定的性能指标γ;其次,以参数显示化的形式给出所需降维H_∞滤波器的表达式.数值结果表明,所得结论可行且有效.     

具有分布时滞的不确定中立系统鲁棒H_∞降维滤波器的设计

研究了一类具有分布时滞的不确定中立系统的鲁棒H∞降维滤波器设计问题.利用线性矩阵不等式方法设计鲁棒H∞降维滤波器,保证了滤波误差系统渐近稳定并满足给定的H∞性能要求;以参数显式化的形式给出所求的鲁棒H∞降维滤波器.所有这些结果都只利用原始系统的矩阵而没有分解,这就使得设计过程简便、直接,两个数值算例表明了结论的可行性和有效性.     

分布时滞不确定中立系统的鲁棒H∞滤波器设计

讨论了一类分布时滞不确定中立系统的时滞相关鲁棒H_滤波器设计问题.目的是设计一个满阶的鲁棒H∞滤波器,使得滤波误差动态系统是渐近稳定的,且满足给定的H∞性能要求.以Lyapunov 稳定性理论为基础,利用线性矩阵不等式(LMI)方法得到了满足要求的滤波器存在的充分条件,且以LMI可行解的形式给出.最后用数值算例验证了方法的可行性.     

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。     

不确定时滞中立系统的鲁棒H_∞滤波器设计

对带有状态时滞的不确定中立系统的满阶鲁棒H∞滤波器设计问题进行了研究,目的是对于所容许的不确定性和时滞,设计一个满阶鲁棒H∞滤波器,使得滤波误差动态系统是渐近稳定的并且满足给定的H∞性能要求.在Liapunov稳定性理论的基础上,通过使用线性矩阵不等式方法,证明了在一定条件下,存在一个鲁棒H∞滤波器使得相当的滤波误差动态系统是渐近稳定的,当这些条件满足时,给出了所求的鲁棒H∞滤波器.最后用数值算例验证了结论的可行性和有效性.     

一类带有状态时滞中立系统的鲁棒H∞滤波器设计

本文对带有状态时滞的不确定中立系统的满阶鲁棒H∞滤波器设计问题进行了研究,目的是对于所容许的不确定性和时滞,设计一个满阶滤波器使得滤波误差动态系统是渐近稳定的并且满足给定的H∞性能要求.在Lyapunov稳定性理论的基础上,通过使用LMI方法得到了满足要求的满阶鲁棒H∞滤波器存在的充分条件:Ω ~0＜0,X-Y＞0.并且当这些条件满足时,给出了所求的鲁棒H∞滤波器.最后用数值算例验证了结论的可行性和有效性.     

参数不确定离散切换奇异系统的鲁棒H_∞滤波

研究了参数不确定离散切换奇异系统的鲁棒H∞滤波问题.基于受限系统等价(r.s.e.)变换,并引入新的状态变量,将滤波误差系统转换为切换标准线性系统,然后根据线性矩阵不等式,设计了一个切换滤波器,保证了滤波错误系统对所有容许的不确定性是正则、因果、稳定的,并满足H∞性能.该H∞滤波器既可以是全阶的也可以是降阶的.数值实例说明了方法的有效性.     

基于LMI降阶正实控制器的设计

考虑降阶正实控制器的设计问题.基于线性矩阵不等式(LMI),分别给出了连续和离散情形下降阶正实控制器新的上界,该界由系统参数矩阵确定.证明了当广义对象的两个子系统存在不稳定不变零点时,存在阶数小于广义对象McMillan阶的降阶正实控制器.证明是构造性的,可以给出降阶控制器的设计算法.     

一类中立时滞系统的带记忆输出反馈H_∞控制

利用Lyapunov-Krasovskii稳定性定理和线性不等式方法,研究了一类线性中立时滞系统的无记忆与带记忆相结合的静态输出反馈H∞控制器的设计问题.基于LMI正定解的存在性,首先对标称系统建立了一个时滞独立型渐近稳定性准则,然后提供了一个使系统达到渐近稳定且满足给定H∞干扰的抑制上界充分条件,最后给出满足设计要求的静态输出反馈控制器存在的充分条件及设计方案.     

不确定多时滞奇异系统鲁棒H∞降维滤波器的设计

讨论了一类同时具有不确定性和多时滞的奇异系统鲁棒H∞降维滤波器的设计问题.目的是对于所容许的不确定性和多时滞,设计一个比原系统维数低的确定维数的稳定线性滤波器,使得滤波误差动态系统是渐进稳定并满足给定的H∞性能要求.该问题有解的充分条件是0≤ETY,rankX≤,Π1<0,Π2<0;并且当这些条件满足时,以参数显式化的形式给出了所求的鲁棒H∞降维滤波器.所有这些结果都只利用了原始系统的矩阵而没有分解,这就使得设计过程简便、直接.最后用数值算例验证了结论的可行性和有效性.     

鲁棒次优状态反馈控制器:代数Riccati不等式解法

利用代数Ｒｉｃｃａｔｉ不等式技术,建立参数摄动系统满足鲁棒稳定、鲁棒Ｈ２／Ｈ∞次优性能指标的充分判据．在此基础上给出参数摄动系统存在同时满足鲁棒稳定、鲁棒Ｈ２／Ｈ∞次优性能指标的状态反馈器的充分条件和设计方法;并且可以给出参数摄动系统的标称系统的Ｈ２最优控制器使闭环系统满足鲁棒稳定、鲁棒Ｈ２／Ｈ∞次优性能指标的简明判据．     

基于H∞控制理论的二自由度内模控制器设计

内模控制可以较好地解决跟踪问题，但是如果存在标称模型与实际模型失配的问题，跟踪性能可能受到破坏，常规的内模控制在碰到对象模型失配时，可通过设计一个滤波器为消除模型失配造成的影响，但是滤波器的设计并没有一定准则，文中给出一种基于H∞控制理论的二自由度内模控制器设计方法，主要考察了标称模型与实际模型的失配性，将跟踪问题的转化成一个标准的H∞控制问题，第二自由度控制器由滤波器和反馈控制器组成，仿真结果表明了此控制器的有效性。     

不确定离散时滞随机大系统的鲁棒非脆弱H_∞控制

研究不确定离散时滞随机大系统的鲁棒非脆弱H_∞控制问题．目的是设计一个鲁棒非脆弱且具有加式控制器增益变化的分散状态反馈控制器,使得相应的闭环系统鲁棒随机稳定,并保证指定的H_∞性能水平．基于李雅普诺夫方法,以若干个线性矩阵不等式形式给出了控制器存在的充分条件．     

基于Luenberger观测器的降阶H∞控制器的设计

本文主要研究了基于Luenberger观测器的H∞降阶控制器的设计问题,该观测器是干扰解耦的。首先利用LMI方法提出了求解H∞状态反馈增益的充要条件,然后对该控制器进行渐近降阶观测,基于sylvester矩阵方程的显示通解的参数化设计方法,实现了线性系统的降阶H∞控制器的设计,最后给出了相应的降阶H∞控制器设计算法。     

关联时滞系统的分散H_∞滤波

考虑一类关联时滞系统,以子系统的输出作为滤波器的输入,分别为每个子系统设计了一个线性滤波器.基于Lyapunov泛函方法,首先得到了滤波器存在的时滞无关的充分条件.为便于滤波器的设计,通过解耦算法将原充分条件转化为一个易于求解的线性矩阵不等式(LMI).进一步,为使滤波器具有良好的H∞性能,将滤波器的设计问题转化为具有LMI约束的凸优化求解问题.数值实例表明了所提滤波器设计方案的可行性.     

不确定离散系统的鲁棒H_∞网络滤波器设计与仿真

研究了一类不确定离散系统的鲁棒H∞滤波问题,其中不确定性存在于系统的状态矩阵和输出矩阵当中,且满足范数有界条件。对于所有容许的参数不确定性,构造一个带时延的网络滤波器,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,并通过矩阵变量替换得到了设计滤波器的LMI方法。最后,仿真结果很好地说明了本文方法的有效性。     

不确定线性中立时滞系统的时滞相关鲁棒H∞控制

研究了一类线性参数不确定中立时滞系统的时滞依赖型鲁棒H∞控制问题.首先建立了一个时滞依赖型稳定准则;其次基于LMI正定解的存在性,给出了一个使该中立时滞系统的标称系统达到渐近稳定且保持给定H∞范数的充分条件;最后给出参数不确定系统的鲁棒H∞控制器存在的充分条件与设计方案.