不确定离散广义线性系统的保性能最优控制

对一类具有范数有界时不变参数不确定性的广义离散时间线性系统和一个二次型性能指标,研究了其最优保性能状态反馈控制律的设计问题。通过采用线性矩阵不等式方法,导出了存在保性能控制律的一个充分条件,进而证明了该条件可化为一个线性矩阵不等式的可解性问题,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。在此基础上,通过建立并求解一个凸优化问题,给出了最优保性能控制律的设计方法,最后用例子说明了该方法的应用。     

Stability and guaranteed cost control for uncertain time-delay Lur'e systems

The problem of delay-dependent stability and guaranteed cost control （GCC） for a class of uncertain time-delay Lur＇e systems are studied. By using an improved integral inequality,a less conservative delay-dependent stability criterion is formulated as the feasibility problem of the linear matrix inequality （LMI）. The criterion is proved theoretically to be less conservative than some existing results for linear time-delay systems. Because of the fact that the matrices in the LMI-based stability criteria usually have different dimensions, different structures, and different variables, the conservatism analysis of the criteria is difficult. This study brings about a new insight into the comparison of conservatism among different stability criteria, which are expressed in certain LMI forms. The existence of the guaranteed cost controller is given in terms of matrix inequalities. The condition can be solved by using an iterative procedure and does not need any parameter tuning. A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

Unpower aerocraft augmented state feedback tracking guaranteed cost control

Aimed at designing the unpower aerocraft attitude control system in a simple and practical way, the guaranteed cost control is adopted. To eliminate the steady-error, a novel tracking control approach--augmented state feedback tracking guaranteed cost control is proposed. Firstly, the unpower aerocraft is modeled as a linear system with norm bounded parameter uncertain, then the linear matrix inequality based state feedback guaranteed cost control law is combined with the augmented state feedback tracking control from a new point of view. The sufficient condition of the existence of the augmented state feedback tracking guaranteed cost control is derived and converted to the feasible problem of the linear matrix inequality. Finally, the proposed approach is applied to a specified unpower aerocraft. The six dimensions of freedom simulation results show that the proposed approach is effective and feasible.     

基于T-S模型的非线性系统非脆弱保性能模糊控制

针对一类用T-S模糊模型描述的非线性系统,采用状态反馈的并行分布补偿方法研究其非脆弱保性能模糊控制问题,使得在控制器存在可加性摄动的情况下,其闭环性能指标值低于确定的上界。利用线性矩阵不等式处理方法,导出了非脆弱保性能模糊控制律的存在条件。通过建立和求解一个凸优化问题,给出了最优非脆弱保性能模糊控制律的设计方法,并用此方法设计一级倒立摆的非脆弱模糊控制律。仿真结果表明了方法的有效性。     

不确定非线性广义系统的鲁棒控制与保性能控制

研究了不确定非线性结构扰动的广义系统的鲁棒控制和保性能控制问题,该不确定性为时间、状态函数且满足Lipschitz条件的。目的是分别设计系统的鲁棒控制器和保性能控制器。应用线性矩阵不等式方法,分别给出了系统的鲁棒控制器和保性能控制器存在的充分条件;并在这些条件可解时,分别给出了鲁棒控制器和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。     

基于Delta算子的非线性系统最优模糊保性能控制

对一类Delta算子描述的具有范数有界不确定性的非线性T S模糊系统,研究其状态反馈最优保性能控制器设计问题。基于线性矩阵不等式(LMI)的方法,给出了存在和设计保性能控制律的一个充分条件。以及在使二次性能函数上界最小意义下,最优保性能控制律的凸优化设计方法。所得结果将连续和离散模糊系统的有关结论统一到Delta算子框架内。     

一类切换时滞奇异系统的最优保成本控制

针对一类切换时滞奇异系统,对最优保成本控制问题进行了研究。利用Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出了由线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)表示的保成本控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则。进一步,建立了一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,利用Matlab软件中的线性矩阵不等式工具箱求解,给出了最优保成本控制器的设计方法及闭环最小性能指标上界。仿真示例验证了该方法的有效性。     

不确定广义系统的弹性保性能控制

将弹性控制器的设计思想引入到一类不确定广义系统中,利用线性矩阵不等式(LMI)方法,研究被控对象与控制器同时存在摄动的弹性保性能控制问题。针对控制器存在加法式摄动情形,以线性矩阵不等式约束条件给出了广义系统弹性保性能的充要条件,并以线性矩阵不等式的可行解给出了相应的控制器设计方法,通过求解具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,给出了性能上界最小意义下弹性控制器的设计。数值仿真表明了该设计方法的可行性。     

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。     

Non-fragile guaranteed cost control of discrete-time fuzzy bilinear system

This paper focuses on the problem of non-fragile guaranteed cost control for a class of T-S discrete-time fuzzy bilinear systems (DFBS). Based on the parallel distributed compensation (PDC) approach, the sufficient conditions are derived such that the closed-loop system is asymptotically stable and the cost function value is no more than a certain upper bound in the presence of the additive controller gain perturbations. The non-fragile guaranteed cost controller can be obtained by solving a set of bilinear matrix inequalities (BMIs). The Van de Vusse model is utilized to demonstrate the validity and effectiveness of the proposed approach.     

跳变时滞随机系统的鲁棒保性能控制

研究了马尔可夫跳变参数时滞随机系统的鲁棒保性能控制问题。通过构造一个Lyapunov函数,并应用Ito微分公式沿系统对其求微分,再利用线性矩阵不等式(LMI)的性质和广义Ito公式,给出了此类系统保性能控制律存在的充分条件,估计了其保性能值,同时,控制器的设计归结为一族LMI的求解问题。最后,数值算例说明了方法的有效性。     

Robust reliable guaranteed cost control for uncertain singular systems with time-delay

The robust reliable guaranteed cost control for uncertain singular delay systems with actuator failures and a given quadratic cost function is studied. The system under consideration involves constant time-delay and norm-bounded parameter uncertainties. The purpose is to design state feedback controllers which can tolerate actuator failure, such that the closed-loop system is stable, and the specified cost function has an upper bound for all admissible uncertainties. The sufficient conditions for the solvab...     

编队飞行挠性航天器的输出反馈姿态协同控制

研究了在姿态调节和时变参考姿态跟踪情况下,且挠性模态变量和角速度不可测量时的编队飞行挠性航天器的姿态协同控制问题。针对姿态调节问题,在挠性模态不可测量的情况下,将文献中已有的用于刚体航天器编队飞行的比例〖CD*2〗微分协同控制器,推广到了挠性航天器编队的情形。然后,针对姿态跟踪问题,通过构造关于挠性模态的期望动态系统,并利用无源滤波器,提出了一种仅利用姿态测量信息的无速度反馈协同控制器。仿真结果表明了所提出控制方案的有效性。     

Non-fragile guaranteed cost control for uncertain neutral large-scale interconnected systems

This paper focuses on the problem of non-fragile decentralized guaranteed cost control for uncertain neutral large-scale interconnected systems with time-varying delays in state, control input and interconnections. A novel scheme, viewing the interconnections with time-varying delays as effective information but not disturbances, is developed. Based on Lyapunov stability theory, using various techniques of decomposing and magnifying matrices, a design method of the non-fragile decentralized guaranteed cost controller for unperturbed neutral large-scale interconnected systems is proposed and the guaranteed cost is presented. The further results are derived for the uncertain case from the criterion of unperturbed neutral large-scale interconnected systems. Finally, an illustrative example shows that the results are significantly better than the existing results in the literatures.     

一种质量矩飞行器配置方案及其控制问题分析

针对大气层外三轴稳定质量矩飞行器,考虑降低飞行器的成本和重量,提出了应用两套执行机构的配置方案,并利用旋转电机代替直线电机作为执行机构来实现飞行器的姿态调整。在此基础上,利用动量矩定律,建立了飞行器的非线性动力学模型,并对两种执行机构在无推力情况下的姿态调整能力进行了比较,结果表明,旋转式执行机构提高了质量矩飞行器在无推力作用情况下的姿态调整能力。最后,分析了该质量矩飞行器配置方案所存在的控制问题,为下一步的姿态控制设计奠定了基础。     

柔性航天器自适应多层神经网络跟踪控制方法

针对柔性航天器的姿态跟踪以及振动抑制问题,提出了一种自适应多层神经网络控制方法。利用自适应多层神经网络来补偿系统的非线性项,利用光滑变结构项来补偿神经网络逼近误差及外部干扰。柔性航天器为典型的一个中心刚体加柔性附件的结构,假设模型参数未知并且具有任意的有限维。控制器只利用姿态角和角速度信息进行反馈控制,不需柔性附件振动信息。最后,实验表明该方法可以有效地完成姿态跟踪和振动抑制。     

一类不确定时延的NCS的保性能控制律设计

采用工业通信网络的网络控制系统（networked control systems,NCS）具有开放性、速度快和强大的软硬件技术支持等优势,但不确定的网络时延对系统的稳定性和控制性能有着很大的影响。在实际的NCS中,不仅要求NCS稳定运行,而且还要求NCS满足一定的性能指标;同时,采用状态反馈是兼顾系统性能和敏感性的最有效的控制方式。针对一类具有不确定时延的状态反馈NCS,建模为不确定的线性时滞系统,利用Lyapunov理论和线性矩阵不等式（linear matrix inequality, LMI）方法研究NCS的保性能控制问题,给出NCS保性能控制律存在的条件和设计方法,最优保性能控制律的设计。     

航天器姿态的神经网络动态逆控制

针对航天器姿态系统,提出了一种基于自适应神经网络动态逆的控制算法。该算法针对滚转、俯仰和偏航三个姿态子系统,设计了两组神经网络:第一组是BP网络,用来逼近三个姿态通道的非线性项,可获得姿态逆模型;第二组是非线性自适应神经网络,用于在线实时地补偿逆模型存在的误差和外加干扰。详细分析了非线性自适应神经网络的拓扑结构、学习规则和调整算法。给出了应用该算法的具体实例,通过仿真实验证明该算法的有效性。     

基于二阶滑模的刚体航天器姿态跟踪控制

针对存在参数不确定性和外加干扰的刚体航天器的姿态跟踪控制问题,提出一种基于二阶滑模的姿态跟踪控制方法。首先介绍高阶滑模控制基本原理,并建立基于修正罗德里格参数(modified Rodrigues parameter, MRP)描述的航天器数学模型,采用李雅普诺夫第二法推导二阶滑模姿态控制律。理论分析和仿真结果表明该方法能够有效消除系统抖振,并实现航天器姿态跟踪的精确定位,且系统具有全局稳定性和鲁棒性。