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．     

执行器饱和离散时间线性系统鲁棒稳定性

针对含执行器饱和离散时间线性参数依赖系统,分别采用独立的、仅参数依赖、同时参数和饱和依赖的二次李亚普诺夫函数方法去估计其不变吸引域,分别导出系统有着不变吸引椭球的以线性矩阵不等式(LMIs)表述的充分性条件。为得到保守性小的估计,分别提出了以上述LMIs作约束的相应优化算法。最后,算例显示同时参数和饱和依赖李亚普诺夫函数处理法所得结果的保守性较之其它两法要小。     

一类不确定线性系统容错保成本控制器设计

考虑了具有参数不确定性的线性定常系统,研究了带有执行器故障和不确定性扰动的保成本容错控制问题。在考虑更一般、更实际的执行器故障模型的基础上,给出了系统鲁棒稳定及容错保成本控制器存在的充分条件。通过求解代数Ricatti方程完成动态反馈控制器的设计。仿真实例验证了所得结果的可行性。比较不考虑故障的控制器与考虑故障的容错控制器的控制效果,进一步说明了对系统进行容错控制的必要性。     

执行器饱和时的SISO系统模型参考自适应控制

针对大多数执行器不可避免地会出现饱和现象,尤其是工作范围大、非线性特性严重的被控制对象,提出了一种模型参考自适应设计方法,把输入过饱和部分看作干扰信号,并用可调参数和跟踪误差函数对饱和干扰进行估计,通过参数调节消除饱和现象,针对不同相对阶的系统分别进行讨论,使本方法更具普遍性。仿真结果表明,本方法能够使系统有较好的跟踪能力和抗饱和能力。     

基于组合非线性反馈机器人控制吸引域评估

在机器人的关节空间轨迹控制跟踪控制中,全局渐近的控制方法在存在驱动器饱和与摩擦扰动时,很难得到理想的控制效果.针对组合非线性反馈与计算力矩相结合的控制方法,研究了机器人驱动器存在输入限制时的吸引域评估方法.用Ricatti方程迭代法设计线性增益,以获得尽量大的吸引域,仿真结果证明了所提方法的有效性.     

船舶转向静态饱和控制器设计

针对快速转向操纵问题,基于饱和局部分析方法,将不确定非线性船舶动力学模型化为线性微分包含模型,设计饱和线性状态反馈控制规律,通过求解一组线性矩阵不等式约束下的凸优化问题,得到反馈增益矩阵.首次采用线性微分包含方法进行船舶转向控制器设计,其控制规律不仅易于工程实现,且应用于船舶转向控制的仿真结果表明,转向快速平稳、无超调,施舵合理,对不确定的水动力非线性项具有鲁棒性.     

不确定离散时滞控制饱和系统L2增益分析设计

针对离散时间不确定含时滞和控制饱和系统的镇定和干扰抑制问题,提出了状态反馈和抗饱和动态输出反馈方法。该方法利用Lyapunov函数可获得时滞相关的线性矩阵不等式。线性矩阵不等式条件可保证不确定闭环系统的无干扰时鲁棒内稳定性和在某椭球内预先给定的有干扰时L2性能水平。通过把状态反馈增益视为一自由参数,利用所得到的优化问题给出了控制器设计的具体步骤,通过仿真算例证明该方法的有效性。     

导弹伪攻角反馈三回路驾驶仪设计分析

阐述了几种典型过载驾驶仪的结构演变过程,对传统三回路驾驶仪的结构进行了适当改进,提出了采用伪攻角作为反馈信号的三回路驾驶仪新结构。研究了驾驶仪工程指标与闭环极点之间的对应关系以及从状态反馈到输出反馈的变换技术,给出了基于输出反馈极点配置的伪攻角反馈三回路驾驶仪设计方法。研究结果表明,伪攻角反馈三回路驾驶仪消除了传统三回路驾驶仪的静差,并具有与其相似的控制特性以及鲁棒性能。分析结果显示,两种结构的三回路驾驶仪对静不稳定弹都具有较好的稳定控制性。     

可再生资源可持续发展的动力学模型分析

以《资源—经济可持续发展的最优经济发展模型》中模型的动态方程为基础,重点研究资源的恢复性投资对可再生资源的可持续利用的影响,应用非线性动力学方法研究了系统正不动点的存在性、局部稳定性,然后用数值模拟的方法验证了正不动点的局部稳定性,最后应用全局分析方法给出了维持资源可再生能力的当前资源存量范围(可行吸引域)。     

广义离散系统保D-稳定的动态输出反馈H∞控制器设计

提出一种保证广义离散系统D-稳定性的严格真动态输出反馈H_∞控制器设计方法.首先,给出保证广义离散系统正则、因果、 D-稳定且从干扰到控制输出的传递函数满足H_∞范数约束的充分条件. 在此条件下,通过构造辅助广义系统,用两组矩阵不等式给出了控制器存在的充分条件,使得闭环系统是正则、因果、D-稳定且满足 H_∞范数约束,并给出控制器的解析表达式.同时,也给出了广义离散系统状态反馈H_∞控制器的一种设计方法.控制器可解性条件由系统的系数矩阵来表达,设计过程不需要系统矩阵分解,可避免因矩阵分解而产生的数值问题.     

Composite nonlinear feedback control for output regulation problem of linear discrete-time systems with input saturation

Transient performance for output regulation problems of linear discrete-time systems with input saturation is addressed by using the composite nonlinear feedback（CNF） control technique. The regulator is designed to be an additive combination of a linear regulator part and a nonlinear feedback part. The linear regulator part solves the regulation problem independently which produces a quick output response but large oscillations. The nonlinear feedback part with well-tuned parameters is introduced to improve the transient performance by smoothing the oscillatory convergence. It is shown that the introduction of the nonlinear feedback part does not change the solvability conditions of the linear discrete-time output regulation problem. The effectiveness of transient improvement is illustrated by a numeric example.     

Simultaneous anti-windup synthesis for linear systems subject to actuator saturation

A synthesis method for global stability and performance of input constrained linear systems, which uses a linear outputfeedback controller and a static anti-windup compensator is investigated. Different from the traditional two-step anti-windup design procedure, the proposed method synthesizes all controller parameters simultaneously. Sufficient conditions for global stability and minimizing the induced L2 gain are formulated and solved as a linear matrix inequalities(LMIs) optimization problem, which also provides an opportunity to search for a better performance tradeoff between the linear controller and the anti-windup compensator.The well-posedness of the close-loop system is also guaranteed.Simulation results show the effectiveness of the proposed method.     

具有饱和执行器跳变系统的鲁棒模型预测控制

针对一类具有饱和执行器的不确定离散Markov跳变系统,提出鲁棒模型预测控制器设计方法。为便于工程应用,考虑被控跳变系统各模态下的动态系统参数以及各模态间的跳变转移模态均存在不确定性的情形,这些不确定性均以凸多面体的形式给出。预测控制器的求解通过在每一个采样时刻优化无穷时域的最坏二次性能指标实现,该预测控制序列在每个采样时刻表现为具有饱和特性的状态反馈控制律,从而使得所形成的闭环系统鲁棒均方稳定。为方便求解,将控制器的求解转化为以线性矩阵不等式形式给出的正半定规划(SDP)问题。数值示例验证了所提方法的有效性。     

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。     

Robust H∞ output feedback controller design for uncertain discrete-time switched systems via switched Lyapunov functions

The H∞ output feedback control problem for uncertain discrete-time switched systems is reasearched. A new characterization of stability and H∞ performance for the switched system under arbitrary switching is obtained by using switched Lyapunov function.Then,based on the characterization,a linear matrix inequality (LMI)approach is developed to design a switched output feedback controller which guarantees the stability and H∞ performance of the closed-loop system.A numerical example is presented to demonstrate the application of the proposed method.