离散T-S模糊系统的输出反馈H_∞控制

研究离散T-S模糊系统的输出反馈镇定及输出反馈H∞控制问题. 通过引入松弛变量, 将离散T-S模糊系统的输出反馈镇定问题归结为求解一组线性矩阵不等式(LMIs), 进而给出基于LMI的输出反馈H∞控制器的设计方法. 该方法的优点是, 不仅可以用来设计阶数与原系统相等的全阶动态输出反馈控制器, 还可以设计降阶动态输出反馈控制器和静态输出反馈控制器. 最后通过仿真算例演示控制器设计方法.     

线性系统同时极点配置的代数几何方法

利用代数几何方法,研究两个线性系统状态反馈和输出反馈同时极点配置问题。通过讨论代数几何中的有理映射是否为到上的,来判别线性系统的特征多项式的系数可否几乎任意配置,从而推导出两个线性系统状态反馈和输出反馈同时极点配置的充分条件。将此结论应用到同时镇定问题上,得到了两个线性系统同时镇定的充分条件,并证明了如果两个线性系统存在复反馈同时配置极点,则一定存在实反馈同时配置极点。     

离散广义系统基于动态输出反馈的H∞控制

考虑离散广义系统的动态输出反馈H∞ 控制问题。利用广义代数Riccati不等式 (GARI) ,给出离散广义系统存在正常动态输出反馈H∞ 控制器、使得闭环系统是容许的 ,且其从外界干扰输入到受控输出的传递函数矩阵具有H∞ 范数约束的充分必要条件。在适当的假设下 ,得到了正常动态输出反馈H∞ 控制器存在的必要条件以及一个充分条件 ,同时给出了相应的控制器构造 ,以算例说明了定理的可行性     

基于鲁棒最优方法的无人机动态投影控制

以某型大展弦比无人机为研究对象,设计了基于鲁棒最优理论和动态投影方法的补偿控制器。首先采用鲁棒伺服线性二次型调节器方法,通过全状态反馈构建满足最优性能指标的参考系统,然后采用输出反馈和动态补偿器替代全状态反馈,重构出具备参考系统全部最优特征结构的动态投影控制系统。重点阐述了通过动态投影控制方法进行系统极点配置的具体步骤,并分析了动态补偿器的自由矩阵参数对系统稳定性的影响。仿真结果表明,与常规比例-积分-微分控制方法相比,所设计的动态投影控制系统具有更强的稳定性与更好的瞬态响应特性。     

状态空间设计方法的CAD

本文介绍状态空间设计方法的CAD软件工具,通过化Yokoyama或Hessenberg能控、能观标准型,分析系统的能控性和能观性,给出了状态反馈极点配置及观测器设计和输出反馈极点配置设计。     

T-S模糊广义系统输出反馈无源控制

考虑一类T-S模糊广义系统的无源控制问题。在状态空间下,基于线性矩阵不等式(LMI)的方法,给出了使得闭环系统满足无源性的动态输出反馈无源控制器存在的充分条件,在此基础上给出了动态输出反馈无源控制器的设计方法,该方法与现有结果相比,不需要状态完全可测并且充分考虑了模糊子系统之间的相互作用。动态输出反馈无源控制器的设计方法归结为求解一组线性矩阵不等式。最后通过数值仿真例子,说明所给设计方法的有效性。     

基于MATLAB的线性系统极点配置问题的算法分析

线性系统的动态性能主要取决于系统极点的位置。极点配置问题就是把闭环极点组配置到所希望的位置上 ,使综合得到的系统动态性能达到期望的要求。极点配置问题的算法有多种 ,特别是对于多输入系统 ,其计算较为复杂。分析了一个基于龙伯格能控规范型的极点配置问题的算法 ,并针对此算法给出了一个具有实用价值的MATLAB通用程序     

块对角可控规范型多输入线性系统及极点配置

基于向量空间的模结构分解和矩阵的有理标准形给出了定常多输入线性系统一类新的块对角可控规范型,其中的系统矩阵相似与一个块对角矩阵,该块对角矩阵类似于矩阵的有理标准形,与现在有的可控规范型比较,更容易反映系统的结构特征,证明步骤给出了求解方法。作为一个应用,讨论了定常多输入线性系统的极点配置问题,得到了反馈增益矩阵的一般表达式,此表达式中含有任意参数,此方法将多输入线性系统极点配置问题转化为个数为系统矩阵循环指数的单输入系统的极点配置问题,进而推导出确定一个反馈增益矩阵的最少元素个数即为系统的阶数。     

具有圆盘区域极点约束的H∞保性能控制

针对一类不确定系统,提出了具有圆盘区域极点约束的H∞保性能控制器的设计问题。该控制器将闭环系统极点配置在指定的圆盘区域内的同时,传递函数满足给定的H∞范数有界的约束,并且保证性能指标具有上界。以LMIs形式给出了状态反馈H∞保性能控制器的设计方法。最后,数值算例证明了该设计方法的有效性和可行性。     

带状态反馈约束的驾驶仪极点配置设计方法

将成熟的极点配置算法引入带状态反馈约束的自动驾驶仪设计中,提出了利用极点配置的求解工具将带状态反馈约束系统的非线性方程求解问题的阶数降低这一设计思路。具体方法是设置极点约束,利用极点配置求解的方便性,将极点配置算法求得的反馈增益与状态反馈约束组成非线性方程组,使原来的n阶非线性方程求解问题降阶,从而降低求解难度,通过求解非线性方程组进而完成自动驾驶仪设计。随后通过具体的带状态反馈约束的滚转驾驶仪设计例子验证了这一设计思路是可行的。     

广义线性系统鲁棒极点配置分离原理

针对广义线性系统,提出了基于全维观测器的控制系统设计的鲁棒极点配置分离原理。基于矩阵灵敏度理论证明了如下事实:与状态反馈系统相同的闭环系统极点具有和状态反馈系统极点相同的极点灵敏度。与观测器系统相同的闭环系统极点具有和观测器系统极点相同的极点灵敏度。于是全维观测器的状态反馈控制器中具有最小灵敏度的鲁棒极点配置,可以通过求解两个分开的鲁棒状态反馈极点配置问题实现。     

一类严格反馈时滞系统的自适应输出反馈控制

针对一类单输入单输出的严格反馈时滞系统研究跟踪控制问题。该控制系统包含不确定项、输出约束、未知死区特性和未知时间延迟。首先,设计一个状态观测器来估计无法测量的系统状态;其次,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络去逼近未知的系统内部动态;同时,利用障碍李雅普诺夫(Lyapunov)函数确保输出约束及Lyapunov-Krasovskii方法消除时滞项对系统的影响;最后,基于Lyapunov稳定性理论,构造一个鲁棒自适应神经网络输出反馈控制器,并且克服了过参数问题。结果显示,设计的神经网络输出反馈控制器可以保证闭环系统中的所有信号都是半全局最终一致有界的,跟踪误差能收敛到零值小的领域内。文中通过两个例子进一步验证了提出方法的有效性。     

Delta算子系统基于输出反馈的鲁棒协方差控制

研究Delta算子描述的线性不确定系统基于输出反馈的鲁棒协方差控制问题,即设计输出反馈控制器,使Delta算子不确定系统鲁棒稳定,且稳态输出协方差矩阵具有给定上界。利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出Delta算子不确定系统输出反馈鲁棒协方差控制器存在的充分条件,并在此基础上,提出Delta算子不确定系统输出反馈鲁棒协方差控制器设计算法。数值算例表明设计方法的可行性。     

航空发动机多回路切换输出反馈控制的极点配置方法

通过利用极点配置的方法对多回路切换控制系统设计H∞输出反馈控制器。从复平面的一类凸区域的性质推导出控制器存在的充要条件,且以线性矩阵不等式的形式给出。最后,将设计方法运用到航空发动机多回路切换控制系统中,通过仿真可看出此方法是行之有效的。     

满足圆形极点、方差指标与H∞性能约束的满意容错控制

对一类具有范数有界不确定性的线性连续系统,研究了当执行器发生故障时的静态输出反馈满意容错控制问题。在更实际、更一般的执行器连续增益故障模型下,所设计的控制器确保闭环系统同时满足期望的区域极点指标、稳态方差指标和H∞范数指标约束。同时分析了容错控制中三类期望指标的相容性,并给出了静态输出反馈满意容错控制器存在的充分条件和设计方法。仿真算例验证了方法的有效性,并且通过与不考虑故障的系统比较,进一步说明对系统进行满意容错控制的必要性。     

两回路自动驾驶仪设计与分析

分析了参数变化引起的弹体模型和静稳定性的改变,以及降低静稳定性对导弹机动性能的改善。研究了把工程指标转化为期望的闭环系统极点的方法,以及与全状态反馈等价的从状态反馈到输出反馈的变换技术,给出了基于极点配置和输出反馈的一般性的两回路自动驾驶仪设计方法。结果表明,两回路驾驶仪可以稳定静不稳定的弹体,而执行机构的有限的资源是限制驾驶仪控制作用的关键因素之一,引入加速度计到弹体质心距离这一参数后可以在一定程度上改善系统的稳定性。     

一个三维自治混沌系统及其同步控制

通过相图、分岔图和Lyapunov指数谱来分析一个三维自治混沌系统的基本动力学行为。基于线性稳定性理论和极点配置技术,将反馈控制器的设计转化为一个纯代数问题,设计了一个连续的混合反馈同步控制器,相比于线性反馈与非线性反馈同步控制,对该混沌系统施加混合同步控制。理论推导和数值仿真均表明该同步方法的有效性和可行性,且适用性更强。     

模糊连续变增益H∞控制器及其在生化过程中的应用

针对连续搅拌反应釜系统(CSTR)和生物反应等连续系统,采用梯度线性化,设计一种连续变增益控制器,主要思想是先利用梯度线性化方法得到非线性系统的一系列局部线性化模型,结合H_∞理论和极点配置得到变增益矩阵,通过拟合得到连续变增益H_∞控制器,再引入模糊隶属度函数,使控制器兼顾快速特性和良好的阻尼特性,保证系统始终具有较好的动态性能。仿真结果说明了此控制器设计方法的有效性。     

离散饱和线性反馈系统的分析设计

研究了状态反馈控制饱和单输入离散系统和动态输出反馈单输出饱和离散系统的稳定性，给出了这两类系统是全局渐近稳定还是区域渐近稳定的充分性条件，且对区域渐近稳定的情况计算其不变吸引椭球，对控制饱和系统，运用Ricatti方程迭代法设计控制器以使所得椭球尽量大；最后用算例说明方法的有效性．     

Delta算子系统的鲁棒D稳定可靠控制

研究具有执行器故障的Delta算子线性不确定系统鲁棒D-稳定可靠控制问题,即设计控制器,消除系统不确定性和执行器故障的影响,确保闭环系统极点落在复平面指定圆盘区域内。考虑执行器故障为连续故障模型的情形,利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)方法,给出Delta算子系统状态反馈鲁棒D-稳定可靠控制器存在的充分条件,并由此提出相应控制器设计方法。利用所得结论,给出Delta算子系统状态反馈鲁棒稳定可靠控制器存在的充分条件。数值算例表明设计方法的可行性和有效性。