网络化控制系统观测器/控制器集成设计方法

针对一类网络化控制系统,提出一种输出反馈控制的新方法--观测器/控制器集成设计。该方法借助状态观测器重构系统状态,设计输出反馈控制器,将闭环系统建模为一类混杂系统。利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,以线性矩阵不等式（linear matrix inequality, LMI）形式给出了闭环系统的稳定性判据以及观测器/控制器的集成设计方法。仿真算例说明了所提出的方法简单、有效且易于实现。     

数值界不确定性关联大系统分散鲁棒H2/ H∞状态反馈控制

针对一类状态矩阵、控制输入矩阵及关联矩阵存在数值界不确定性关联大系统,研究其分散鲁棒H2/H∞状态反馈控制问题.基于有界实引理提出了存在分散鲁棒H2/H∞状态反馈控制器的参数化定理和两种LMI设计方法:直接LMI方法和迭代LMI,并用实例说明了这2种方法的有效性.理论和实验结果表明,所获得的控制器具有块对角结构,闭环大系统稳定且能优化闭环传递函数的H2/H∞性能指标.     

一类不确定时滞非线性系统的H∞鲁棒镇定

利用混杂状态反馈策略研究一类不确定时滞非线性系统的鲁棒H_∞镇定问题.首先,当控制器增益矩阵均已知时,利用单Lyapunov函数法和凸组合技术,给出了闭环非线性切换系统具有鲁棒H_∞性能的充分条件并设计出相应切换律.然后,当控制器增益矩阵均未知时,利用多Lyapunov函数法,设计了控制器及相应的切换策略,使闭环非线性切换系统是鲁棒H_∞渐近稳定的.     

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。     

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.     

基于状态反馈的广义双线性系统H∞容错控制

针对非线性系统的容错控制问题,以广义双线性系统为研究对象,基于非线性系统H∞控制的概念,提出了利用状态反馈控制器实现广义双线性系统容错控制的方法,给出了状态反馈控制器的存在条件和设计过程.设计的状态反馈控制器在无执行器故障和存在执行器故障的情况下,都能保证闭环系统渐近稳定,且闭环输入输出信号满足H∞性能指标,从而实现系统的容错控制.最后的仿真结果证明了该方法的有效性.     

离散模糊时滞系统的鲁棒LQ/H∞非脆弱控制

针对一类由T-S模糊模型描述的不确定离散非线性时滞系统,讨论其在控制器存在可加性摄动情形下的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制问题。通过构造适当的Lyapunov函数,给出以线性矩阵不等式形式表示的系统时滞依赖稳定的充分条件以及相应的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制器设计方法。数值仿真表明,所构造的控制器不仅能够保证闭环模糊时滞系统的鲁棒渐近稳定性,还能使系统达到一定的H_∞干扰抑制水平。     

瓶颈网络TCP/主动队列管理模型及仿真

提出了一种基于离散时间Markov链的时延闭环反馈TCP/AQM(Active Queue Management)模型,并得到其稳态分布.通过以环路时延为单位,将系统时间分割成长度不同的时隙,分析每个时隙内TCP发送端发送窗口模型和瓶颈路由器队列模型.通过结合相邻时隙的参数,提出了TCP/AQM整体分析模型.该模型可以估计路由器的队列平均长度和丢包率、TCP发送端的平均发送窗口值,因此可以用于分析AQM算法性能以及给新算法的设计提供理论支持.通过在Matlab实施该模型与NS2仿真结果作比较,证实了该模型在模拟时延闭环反馈的TCP/RED系统的有效性.     

Delta算子描述的离散系统鲁棒滤波

研究基于Delta算子描述的线性不确定离散时间系统在稳态估计误差方差约束下的鲁棒滤波问题。目的是设计线性滤波器 ,使得闭环系统稳定 ,且闭环系统的稳态估计误差的方差满足预先给定的约束条件。基于Riccati方程或Riccati不等式方法 ,给出Delta算子描述的系统鲁棒滤波器的存在条件和显式表达式     

网络环境下的不确定非线性系统远程智能控制

针对一类网络环境下的不确定非线性动态系统,提出了一种基于神经网络非线性补偿和线性反馈控制相结合的智能远程控制方法。该方法通过构造神经网络在线估计器学习局部子系统的非线性特性,从而将局部子系统线性化,神经网络权重的在线学习没有持续激励的要求,且可保证闭环误差系统一致最终有界稳定。最后对线性化的闭环时延控制系统,远程控制器采用基于李亚普诺夫(Lyapunov)稳定性理论的线性状态反馈控制,从而保证了整个闭环网络控制系统的稳定性。     

不确定广义系统的保成本可靠控制

对一类含有时变范数有界参数不确定广义系统和部分执行器可能失效的系统,结合一个二次型性能指标,研究了使得闭环系统保持正则、无脉冲和稳定,且闭环性能指标值不超过某个确定界的保成本可靠控制律的设计问题。通过矩阵不等式导出保成本可靠控制律的一个充分存在条件,进而用线性矩阵不等式给出了保成本可靠控制器的一个参数化的表示。在此基础上,通过建立并求解一个凸优化问题,给出了最优保成本可靠控制律的设计方法。最后,通过例子对所得结论加以说明。     

时滞广义系统的状态反馈H∞控制

研究了时滞广义系统的稳定性与H∞控制问题。给出时滞广义系统正则、无脉冲且稳定的充分条件,基于带有约束的广义Riccati不等式给出系统的状态反馈H∞控制器设计方法。所得的控制器保证闭环系统是正则、无脉冲、稳定的且满足给定的H∞性能指标。算例说明了该控制器设计方法的有效性。     

非齐次马尔可夫LPV系统的H∞异步控制

针对存在外界干扰的情况,对一类离散时间非齐次马尔可夫线性变参数(linear parameter-varying, LPV)系统的H_∞异步控制问题进行了研究。由于实际非齐次马尔可夫系统的系统模态难以直接获得,考虑了控制器模态和系统模态不一致的异步问题,并用一个非齐次隐马尔可夫模型建模。非齐次马尔可夫系统和非齐次隐马尔可夫链的时变特性分别由分段齐次状态转移概率矩阵和分段齐次条件概率矩阵描述,且受同一个高层齐次马尔可夫链支配。针对上述问题,完成了对闭环非齐次马尔可夫LPV系统的稳定性分析、H_∞性能分析和H_∞异步控制器设计,使系统在受到外界干扰和控制器模态与系统模态存在异步现象的情况下满足给定的H_∞性能指标。最后通过对直流电机的仿真实验验证了利用非齐次信息得到理论的有效性和优越性。     

二次D稳定约束下不确定T-S模糊系统的L∞鲁棒可靠控制

针对一类受持续有界扰动的T-S不确定模糊系统,提出了考虑执行器故障的鲁棒可靠控制器设计方法。引入基于L_∞范数理论的鲁棒性能指标及二次D稳定的概念,给出了鲁棒可靠控制器存在的充分条件。通过求解线性矩阵不等式完成可靠控制器的设计,从而使系统即使在发生执行器故障的情况下仍能满足给定的L_∞性能指标,并且闭环系统二次D稳定。仿真实例表明了本方法的有效性。     

基于MBDE和参数稳定域的PI/PID控制器参数整定

提出了一种应用改进二进制差分进化算法(MBDE,modified binary differential evolution algorithm)对PI/PID控制器参数进行优化整定的方法。基于参数稳定域理论,预先确定保证闭环系统稳定的PI/PID控制器参数的约束范围。根据实际问题的需要,结合相应的性能指标,设计恰当的复合性能准则作为优化算法的优化目标,并采用MBDE智能优化算法对优化目标进行优化,从而得到PI/PID控制器的最优参数。将该方法分别应用于针对某循环流化床床温和一个非最小相位系统的PI/PID控制器的参数整定。仿真结果表明,通过上述方法设计的PI/PID控制器,跟传统方法相比,实现方式简单灵活,可以满足闭环系统动态性能的特殊需求。     

不确定随机跳变时滞系统非脆弱H∞滤

针对一类具有马尔可夫跳变参数的It^o类型不确定随机时滞系统,讨论了该类系统的鲁棒非脆弱H_∞滤波问题。在被控对象及滤波器同时存在不确定性的情况下,闭环滤波误差系统渐近稳定,干扰抑制性能指标小于给定上界。通过构造一个Lyapunov Krasovskii泛函,应用It^o微分公式沿系统对其求微分,再运用线性矩阵不等式（linear matrix inequality, LMI）和It^o公式,给出了非脆弱滤波器存在的可解性条件。通过数值算例表明了该方法的有效性。     

基于状态反馈的广义双线性系统H∞容错控制

针对非线性系统的容错控制问题,以广义双线性系统为研究对象,基于非线性系统H∞控制的概念,提出了利用状态反馈控制器实现广义双线性系统容错控制的方法,给出了状态反馈控制器的存在条件和设计过程。设计的状态反馈控制器在无执行器故障和存在执行器故障的情况下,都能保证闭环系统渐近稳定,且闭环输入输出信号满足H∞性能指标,从而实现系统的容错控制。最后的仿真结果证明了该方法的有效性。     

增益调度积分型切换项滑模控制器设计

针对一类不确定离散系统,提出了一种增益调度积分型滑模控制器,并分析其鲁棒H_∞性能。首先,通过状态扩维,得到含有输出误差积分项的离散模型,并利用理想滑模运动性质得出滑模等效控制律,利用输出误差积分项设计增益调度滑模补偿控制律。然后,将滑模闭环控制系统等效为切换系统,基于切换系统相关理论推导了滑模控制参数与闭环控制系统的二次稳定性、鲁棒H_∞性能指标的关系。最后,通过对不确定项和非线性项的处理得到线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI),再求解该不等式,得出满足控制性能要求的滑模控制参数。仿真实验中分析了控制算法的暂态性能和扰动抑制能力,证明了该方法的有效性。     

离散模糊时滞系统的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制

针对一类由T-S模糊模型描述的不确定离散非线性时滞系统,讨论其在控制器存在可加性摄动情形下的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制问题.通过构造适当的Lyapunov函数,给出以线性矩阵不等式形式表示的系统时滞依赖稳定的充分条件以及相应的鲁棒LQ/H_∞非脆弱控制器设计方法.数值仿真表明,所构造的控制器不仅能够保证闭环模糊时滞系统的鲁棒渐近稳定性,还能使系统达到一定的H_∞干扰抑制水平.     

一类大型互联非线性时滞系统的鲁棒控制

对一类大型互联非线性不确定时滞系统进行了分散状态反馈控制设计。通过子系统状态的线性变换,得到分散状态反馈控制律。当状态反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是全局一致渐近稳定的,且控制器的设计无需解任何的矩阵不等式,并给出仿真算例说明该结论的可行性和有效性。