非线性扰动离散广义时滞系统的鲁棒H∞控制

研究了扰动是满足Lipschitz条件的一类非线性离散广义时滞系统的鲁棒H_∞控制和鲁棒H_∞保性能控制问题。目的是设计系统的鲁棒H_∞控制器和鲁棒H_∞保性能控制器。应用线性矩阵不等式方法,分别给出了系统的鲁棒H_∞控制器和鲁棒H_∞保性能控制器存在的充分条件;并在这些条件可解时,分别给出了鲁棒H_∞控制器和鲁棒H_∞保性能控制器的表达式。最后用例子说明了所给方法的应用。     

一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制

研究一类不确定非线性切换系统的鲁棒H∞控制问题.利用共同Lyapunov函数和凸组合技术,给出了由线性矩阵不等式表示的使闭环系统渐近稳定且满足鲁棒H∞性能的充分条件,设计了切换策略;最后给出了一个数值仿真实例表明结论的有效性.该结果对一类不确定线性切换系统的鲁棒H∞控制也成立.     

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。     

基于网络控制系统的H∞鲁棒控制

针对控制器与执行器均为事件驱动、传感器为时间驱动、时延不确定且不大于一个采样周期的网络控制系统,建立了其在单包传输下的离散模型。基于Lyapunov函数和线性矩阵不等式(LMI)方法,分析了闭环系统的鲁棒稳定性,导出了闭环系统渐近稳定且满足给定H_∞性能指标的充分条件。通过仿真算例,证明了分析方法和结果的有效性。     

基于公共Lyapunov函数的一类切换系统H∞鲁棒控制

针对一类含有参数不确定性的离散时间切换系统,在任意切换的情况下研究了这类系统的H∞鲁棒控制问题,利用公共二次Lyapunov函数法,设计了切换系统的状态反馈控制器。切换系统的不确定性满足一定的匹配条件,所设计的控制器能保证闭环系统鲁棒稳定且具有H∞扰动衰减度。可以通过求解一组线性矩阵不等式获得状态反馈控制器,仿真结果验证了设计方案的有效性。     

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。     

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.     

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。     

基于LMI的滑翔式飞行器鲁棒H∞时滞控制

滑翔式飞行器是一类存在参数不确定性和外部扰动的非线性系统,研究了该类对象的鲁棒H_∞控制问题。采用对原系统方程部分线性化的方法,得到滑翔式飞行器的状态空间描述形式。在系统中的非线性部分满足Lipschitz条件约束下,考虑舵机特性等引起的时滞,利用Lyapunov稳定性理论,得到了系统鲁H_∞控制器存在的充分条件。通过求解线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)的可行解问题,得到H_∞控制器的参数化表达式。仿真结果表明,当存在参数不确定以及外部扰动时,系统能够保持较强的鲁棒稳定性,同时设计的控制器对干扰有较好的抑制作用。     

一类时滞线性参数变化系统的H∞控制

研究一类时滞线性参数变化(LPV)系统的H_∞控制问题,采用基于仿射参数的Lyapunov函数提出了稳定性能分析和控制器设计的充分条件.同时应用投影定理,借助附加矩阵解除了参数的Lyapunov函数矩阵与系统矩阵的耦合,得到以线性矩阵不等式(LMI)形式表示的条件.并且通过多凸技术把得到的无限维线性矩阵不等式转换为有限维线性矩阵不等式,从而使问题可以求解.数值仿真表明,性能得到满足同时也证明了方法的可行性.     

不确定切换组合大系统的鲁棒分散控制

考虑了一类不确定切换组合大系统的鲁棒分散状态反馈镇定问题。利用单李雅普诺夫函数方法,得到了不确定切换组合大系统鲁棒可稳的充分条件。在互相关联的低维子系统的状态矩阵和控制输入矩阵同时带有未知、时变但有界的不确定性、各自的单个子系统均不能被镇定的情况下,基于凸组合技术和线性矩阵不等式方法,设计出分散状态反馈控制器及相应的分散切换策略,使得闭环系统渐近稳定。仿真结果表明所设计方法的正确有效性。     

Admissibility analysis and control synthesis for switched linear singular systems

The problem of admissibility analysis and control synthesis of discrete-time switched linear singular (SLS) systems for arbitrary switching laws is solved. By using the switched Lyapunov function approach, some new sufficient conditions under which the SLS system is admissible for arbitrary switching laws are derived in terms of linear matrix inequalities (LMIs). Based on the admissibility results, control synthesis is then to design switched state feedback and static output feedback controllers, guaranteeing that the resulting closed-loop system is admissible. The presented results can be viewed as the extensions of previous works on switched Lyapunov function approach from the regular switched systems to singular switched cases. Examples are provided to demonstrate the reduced conservatism and effectiveness of the proposed conditions.     

Switching control system based on robust model reference adaptive control

For conventional adaptive control, time-varying parametric uncertainty and unmodeled dynamics are ticklish problems, which will lead to undesirable performance or even instability and nonrobust behavior, respectively. In this study, a class of discrete-time switched systems with unmodeled dynamics is taken into consideration. Moreover, nonlinear systems are here supposed to be approximated with the class of switched systems considered in this paper, and thereby switching control design is investigated for both switched systems and nonlinear systems to assure stability and performance. For robustness against unmodeled dynamics and uncertainty, robust model reference adaptive control (RMRAC) law is developed as the basis of controller design for each individual subsystem in the switched systems or nonlinear systems. Meanwhile, two different switching laws are presented for switched systems and nonlinear systems, respectively. Thereby, the authors incorporate the corresponding switching law into the RMRAC law to construct two schemes of switching control respectively for the two kinds of controlled systems. Both closed-loop analyses and simulation examples are provided to illustrate the validity of the two proposed switching control schemes. Furthermore, as to the proposed scheme for nonlinear systems, its potential for practical application is demonstrated through simulations of longitudinal control for F-16 aircraft.     

Polytopic LPV modeling and gain-scheduled switching control for a flexible air-breathing hypersonic vehicle

A novel gain-scheduled switching control method for the longitudinal motion of a flexible air-breathing hypersonic vehicle (FAHV) is proposed.Firstly,velocity and altitude are selected as scheduling variables,a polytopic linear parameter varying(LPV) model is developed to represent the complex nonlinear longitudinal dynamics of the FAHV.Secondly,based on the obtained polytopic LPV model,the flight envelope is divided into four smaller subregions, and four gain-scheduled controllers are designed for these parameter subregions.Then,by the defined switching characteristic function,these gain-scheduled controllers are switched in order to guarantee the closed-loop FAHV system to be asymptotically stable and satisfy a given tracking error performance criterion.The condition of gain-scheduled switching controller synthesis is given in terms of linear matrix inequalities(LMIs) which can be easily solved by using standard software packages.Finally,simulation results show the effectiveness of the presented method.     

近空间飞行器鲁棒自适应Backstepping控制

针对变体近空间飞行器(near space vehiele, NSV)大包络、多模态的特性,研究其姿态的鲁棒自适应跟踪控制问题。首先,提出标称变体NSV切换非线性系统的单一且光滑主控制器设计方法,以解决因飞行模态切换引起的主控制舵面跳变。其次,针对切换瞬间复合干扰存在不连续的问题,给出一组同步切换的改进干扰观测器设计方法。将改进干扰观测器的输出与光滑的主控制律相结合组成不确定变体NSV切换非线性系统的复合控制器。采用平均驻留时间分析法证明所提出的控制方法可以保证闭环不确定变体NSV切换非线性系统的稳定性。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

一类切换系统的降阶输出反馈滑模控制

研究了一类含有非线性扰动切换系统的鲁棒镇定问题.基于滑模控制技术,提出了降阶输出反馈鲁棒控制策略,给出了系统的滑动模态可达条件,同时设计了该条件下各子系统的输出反馈滑模控制器,并根据李雅普诺夫函数和状态增益给出了离散切换策略,确保闭环切换系统是渐近稳定的.通过数值仿真验证了设计方法的有效性.     

不确定时滞系统多目标约束下的满意容错控制

针对一类具有不确定参数、干扰输入和时滞特性的非线性系统,研究了当执行器发生故障时的满意容错控制问题。在更实际、更一般的执行器连续增益故障模型下,采用一种含有时滞记忆的状态反馈控制律,分析了鲁棒稳定性能与H∞指标的相容性,并在相容指标约束下,给出了鲁棒H∞满意容错控制器存在的充分条件和设计方法。仿真算例验证了该方法的有效性。     

Robust passive control for discrete-time T-S fuzzy systems with delays

This article deals with the robust stability analysis and passivity of uncertain discrete-time Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy systems with time delays. The T-S fuzzy model with parametric uncertainties can approximate nonlinear uncertain systems at any precision. A sufficient condition on the existence of robust passive controller is established based on the Lyapunov stability theory. With the help of linear matrix inequality (LMI) method, robust passive controllers are designed so that the closed-loop system is robust stable and strictly passive.  urthermore, a convex optimization problem with LMI constraints is formulated to design robust passive controllers with the maximum dissipation rate. A numerical example illustrates the validity of the proposed method.     

一类非线性切换系统的稳定性分析

主要研究了一类非线性切换系统在某种切换律下的稳定性。证明了如果所有的子系统是线性时变的,并且在系统的Cauchy矩阵的范数满足某种条件的情况下,整个切换系统在任意切换律下是全局指数稳定的。研究了其带非线性扰动项的系统,在适当的假设下,建立了这种系统的全局稳定性特性。研究了某些子系统不满足上述Cauchy矩阵的范数条件的切换系统在某种切换律下的稳定性特性。     

一种时滞相关非脆弱模糊控制器的设计

研究了一类带有时变时滞的离散模糊双线性系统的时滞相关非脆弱控制问题。引入自由权值矩阵并定义一种新型的Lyapunov函数,在控制器存在加性不确定的情况下,得到了保守性小的时滞相关渐近稳定的充分条件。通过附加矩阵,将所得到的稳定条件转换为线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)形式,非脆弱控制器可由LMI的解得到。数例仿真验证了该方法的有效性。