一类不确定时延网络控制系统的故障诊断

研究了具有不确定时延的网络控制系统的故障诊断问题。通过建模将一类具有不确定时延的网络控制系统等效为具有不确定性的离散线性系统,并构建了故障观测器对系统进行故障检测。基于线性矩阵不等式(LMI)的方法,将故障诊断问题转化为系统鲁棒性的设计问题,给出并证明了解存在的条件以及观测器增益矩阵的求解方法。最后通过仿真验证了该算法的有效性。     

具有控制约束的不确定离散时滞系统最优保性能控制

对一类具有范数有界时变参数不确定性和控制输入约束的离散时滞系统,研究其最优保性能状态反馈控制律的设计问题.基于线性矩阵不等式处理方法,导出了保性能控制律存在的条件,并证明了该条件等价于一组线性矩阵不等式的可行性问题,并用这组线性矩阵不等式的可行解给出了保性能控制律的一个参数化表示.进而,通过建立并求解一个凸优化问题,给出了具有控制约束的最优保性能控制律设计方法.     

随机线性二次最优控制在投资组合中的应用

提出一类随机线性二次最优控制问题,给出了一个新的随机黎卡提方程,若此方程有解,就可以得到系统的最优反馈控制;作为其应用,讨论了连续时间的均值-方差投资组合选择问题,其目标是投资组合的最终收益最大,风险最小,通过"嵌入"方法将其转化为随机线性二次最优控制问题,并在非自融资的条件下,得出最优证券组合;最后将其理论应用于实例分析.     

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。     

非线性系统基于HM模型的变结构控制

对非线性系统的稳定控制问题进行了研究，基于HM模型对非线性系统进行描述，并将全局HM模型表示成含不确定项的形式，在满足匹配条件下，采用稳定性理论设计出确保HM模型全局渐近稳定的滑模变结构控制器，用一级倒立摆进行仿真验证，控制器结构简单，只用较少的模糊规则，就能得到满意的控制效果，成功地将变结构控制应用于非线性系统，有推广应用价值。     

基于二维混合模型的鲁棒迭代学习控制设计

针对一类正则线性不确定系统,提出一种基于连续/离散二维混合模型的迭代学习控制设计方法。首先,通过独立地考虑迭代学习控制系统连续的控制行为与离散的学习行为,建立迭代学习控制系统的连续/离散二维混合模型,将迭代学习控制器设计问题转化为一类连续/离散二维系统的状态反馈控制问题。然后应用二维连续/离散系统方法,获得迭代学习控制系统稳定性条件。最后根据稳定性条件,利用线性矩阵不等式方法,求得迭代学习控制器参数,它通过Matlab工具箱可以方便的获得。与现有方法相比,所提出的迭代学习控制器利用了输出误差以及状态变化的信息来修正当前的控制,因而设计方法更加符合其本质特征,具有简单实用、直观明了的特点。数值仿真实例验证了所提方法的有效性。     

Optimal control using microscopic models for a pollutant elimination problem

Optimal control problem with partial derivative equation (PDE) constraint is a numerical-wise difficult problem because the optimality conditions lead to PDEs with mixed types of boundary values. The authors provide a new approach to solve this type of problem by space discretization and transform it into a standard optimal control for a multi-agent system. This resulting problem is formulated from a microscopic perspective while the solution only needs limited the macroscopic measurement due to the approach of Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) equation approximation. For solving the problem, only an HJB equation (a PDE with only terminal boundary condition) needs to be solved, although the dimension of that PDE is increased as a drawback. A pollutant elimination problem is considered as an example and solved by this approach. A numerical method for solving the HJB equation is proposed and a simulation is carried out.     

基于气浮台的交会对接相对姿态和位置控制

基于交会对接地面物理仿真系统对卫星交会对接中相对姿态和位置的控制问题进行研究,根据地面物理仿真系统的结构推导出描述系统姿态和位置运动的耦合六自由度动力学模型;基于此模型,在存在外部扰动的情况下,采用自适应快速非奇异终端滑模控制思想设计一种能够克服传统终端滑模控制奇异问题的鲁棒有限时间控制器。通过李雅普诺夫理论推导和仿真分析表明,该控制器在保证系统的有限时间稳定性和收敛性的同时能有效地抑制外部扰动。     

具有控制约束的不确定离散系统最优保性能控制

对一类具有范数有界时变参数不确定性和控制输入约束的离散时间线性系统,采用线性矩阵不等式处理方法,导出了保性能控制律存在的条件,证明了该条件等价于一组线性矩阵不等式的可行性问题,并用这组线性矩阵不等式的可行解给出了保性能控制律的一个参数化表示。进而,通过建立并求解一个凸优化问题,给出了具有控制约束的不确定离散系统最优保性能控制律设计方法。     

基于区间方法的模糊系统稳定性分析与设计

基于区间矩阵的等价表示方法,将非线性时变的模糊控制系统稳定性分析问题转化为带有时变不确定性的线性系统鲁棒稳定性问题。首先,得到T-S模糊系统地二次稳定的充分必要条件,同时给出了控制器的实现算法。在子系统输入矩阵相同的情况下,得到了模糊系统可二次镇定的充分必要条件,进而设计出模糊控制器。仿真结果证明了此方法的有效性。     

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。     

MAXIMUM PRINCIPLE FOR OPTIMAL CONTROLPROBLEM OF FULLY COUPLEDFORWARD-BACKWARD STOCHASTIC SYSTEMS

1.IntroductionLet(fi,F,P)beaprobabilityspaceand{Bt}tZobead-dimensionalBrownianmotioninthisspace.Let{R}tZobethenaturalfiltrationofthisBrownianmotion.Weconsiderthefollowingfullycoupledforward-backwardstochasticsystems:where(x,y,z)takesvaluesinR"xacxRTnxd.LetUbeanonemptyconvexsubsetofR',Anelementofadiscalledanadmissiblecontrol.Wecandefinethefollowingcostfunction:TheoptimalcontrolproblemistominimizethecostfunctionJ(v(.))overadmissiblecontrols.Anadmissiblecontrolu(.)iscalledanoptimalcontrol…     

线性时滞系统主动容错H∞控制

采用一种具有广义内模控制结构的反馈控制器,研究一类线性时滞系统的主动容错H∞控制问题。针对可由外系统描述其动态行为的故障,设计了基于观测器的故障估计器,并在此基础上将在线故障估计信息用于控制器的故障补偿,提出了基于广义内模控制的主动容错控制系统设计方法。应用时滞系统有界实引理,推导并证明了问题可解的依赖于时滞的充分条件,给出了这类主动容错控制系统设计的具体步骤。算例验证了该方法的有效性。     

基于观测器和小增益定理的自适应模糊控制

针对一类不确定非线性系统,利用输入到状态实际稳定理论(ISpS)、小增益定理,结合T-S模糊逻辑系统在线逼近系统的未知函数,在状态向量不完全可测的情况下,提出一种基于观测器的直接鲁棒自适应模糊控制的新方法。理论分析证明了闭环系统半全局一致终结有界,只有两个参数需要在线调节,同时避免了在一些自适应控制中由于采用线性反馈技术而可能引起的控制增益的奇异问题。仿真结果表明了该方法的有效性。     

动态输出反馈网络控制系统鲁棒控制器设计

研究了具有不确定时延的动态输出反馈网络控制系统鲁棒控制器设计问题.考虑小于等于一个采样周期的不确定时延,将动态输出反馈网络控制系统建模为含有不确定性的离散时变系统.利用Lyapunov理论和矩阵不等式方法,推导出系统鲁棒控制律存在的条件,并转化为矩阵不等式表示的可行性问题,从而可利用Matlab LMI工具箱来求解,以便构造鲁棒控制律.Matlab仿真算例说明分析方法和结果是有效可行的.     

变采样周期网络控制系统的非脆弱保性能控制

研究了一类具有随机时延和控制器增益扰动的非线性网络控制系统的非脆弱保性能控制问题。基于变采样周期的方法,将网络控制系统建模为非线性Markov跳变系统。利用Lyapunov稳定性理论,给出了保证整个闭环系统均方随机渐近稳定的充分条件。通过线性矩阵不等式的方法,设计了一种非脆弱状态反馈控制器,在该控制器的作用下,闭环系统的能量函数值不超过一个规定的上界。仿真算例说明了所提方法的有效性。     

Decentralized robust guaranteed cost control for a class of interconnected singular large-scale systems with time-delay and parameter uncertainty

The decentralized robust guaranteed cost control problem is studied for a class of interconnected singular large-scale systems with time-delay and norm-bounded time-invariant parameter uncertainty under a given quadratic cost performance function. The problem that is addressed in this study is to design a decentralized robust guaranteed cost state feedback controller such that the closed-loop system is not only regular, impulse-free and stable, but also guarantees an adequate level of performance for all admissible uncertainties. A sufficient condition for the existence of the decentralized robust guaranteed cost state feedback controllers is proposed in terms of a linear matrix inequality (LMI) via LMI approach. When this condition is feasible, the desired state feedback decentralized robust guaranteed cost controller gain matrices can be obtained. Finally, an illustrative example is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed approach.     

Distributed Optimal Control of Nonlinear Time-Delay System Subject to Delayed Measurements and Communication Disruptions

This paper is focused on a distributed optimal control design for a class of nonlinear timedelay systems with delayed measurements and communication disruptions. The innovation lies in three aspects. The distributed optimal control method which includes an optimal controller and a bounded controller is designed based on Lyapunov function. The availability of data transmitted through the communication channel depends on a feasibility problem. And a sufficient condition to guarantee ultimate boundedness of the system is given based on appropriate assumptions. The significance of this paper is that this distributed optimal control method is applied to time-delay system. Finally, a simulation example is given to verify the effectiveness of the proposed method.     

Stabilization of Continuous-Time Systems Against Stochastic Network Uncertainties: Fundamental Variance Bounds

This paper studies the stabilizability and stabilization of continuous-time systems in the presence of stochastic multiplicative uncertainties. The authors consider multi-input, multi-output(MIMO) linear time-invariant systems subject to multiple static, structured stochastic uncertainties,and seek to derive fundamental conditions to ensure that a system can be stabilized under a mean-square criterion. In the stochastic control framework, this problem can be considered as one of optimal control under state-or input-dependent random noises, while in the networked control setting, a problem of networked feedback stabilization over lossy communication channels. The authors adopt a mean-square small gain analysis approach, and obtain necessary and sufficient conditions for a system to be meansquare stabilizable via output feedback. For single-input, single-output(SISO) systems, the condition provides an analytical bound, demonstrating explicitly how plant unstable poles, nonminimum phase zeros, and time delay may impose a limit on the uncertainty variance required for mean-square stabilization. For MIMO minimum phase systems with possible delays, the condition amounts to solving a generalized eigenvalue problem, readily solvable using linear matrix inequality optimization techniques.