分数阶线性定常系统的能控性研究

介绍了分数阶线性定常系统的能控性定义以及状态方程解的一般表达式,给出了状态转移矩阵的概念,并 在此基础上提出并证明了分数阶线性定常系统能控性的格拉姆(Gram)矩阵判据,所得结论对分数阶控制系统的 分析与综合是有益的。     

分数阶控制系统稳定性分析

分数阶控制系统的特征根方程多为复变量S的无理多项式,将无理多项式转化为有理多项式非常困难.本文通过考察控制系统的频率特性,提出利用Nyquist判据和对数频率稳定判据来判断分数阶控制系统的稳定性.     

量化网络控制系统的能控性与能观性

将网络引入控制系统不可避免地引起很多新的问题,传统意义下的系统能控性与能观性在应用到网络化系统时必须重新考虑.针对网络控制系统中普遍存在的信息量化问题,研究网络控制系统的基本问题.定义量化网络控制系统的能控性与能观性,给出系统能控和能观的充分条件,指出量化网络控制系统的能控性与能观性取决于量化阶距的选取.     

非完整系统基于El-Nabulsi分数阶模型的Noether对称性与摄动

El-Nabulsi针对非保守系统的建模提出了一类新的分数阶模型,即El-Nabulsi分数阶模型或类分数阶变分方法。文章研究该模型下线性非完整系统Noether对称性的摄动与绝热不变量问题,给出了该模型下线性非完整系统绝热不变量存在的条件及其形式。     

异步电机全分数阶矢量控制系统的设计与实现

为实现异步电机的高性能控制,提出了一种基于全分数阶PIλDμ控制器的矢量控制系统设计方法。根据分数阶控制器的数学特征,确定矢量控制系统中分数阶电流环控制器和分数阶电压环控制器的形式;根据相位裕量、幅值及增益鲁棒性准则求出分数阶控制器的参数;在数值仿真中,采用Oustaloup递归滤波器来实现分数阶算子的近似和有理化,对比了同样设计标准下整数阶控制器和分数阶控制器在横转速、转速变化和负载突变下的动态性能。对所提控制方法进行了实验验证,结果表明:相较于采用整数阶PID控制器系统,采用电流转速双闭环全分数阶PIλDμ控制器系统的跟随性能和抗扰性能更优,使用分数阶的矢量控制系统能使阶跃响应的超调量和调节时间分别下降24.84%和7.35%,在输入变化的系统中分数阶的动态降落为整数阶的22.5%。研究结果表明,所提分数阶控制器的设计方法可用于异步电机高性能矢量控制系统。     

分数阶Langford系统的稳定性分析

研究一类分数阶Langford系统的稳定性问题。基于分数阶线性系统的稳定性理论,研究了具有5个参数的三维分数阶Langford系统的平衡点的稳定性,确定了系统稳定条件下分数阶的临界值,并给出多种情形下系统稳定性的判别条件。最后,利用数值仿真验证了结论的正确性。     

不确定分数阶Chen系统同步与参数辨识

讨论了不确定分数阶Chen系统的同步和参数识别问题,基于Lyapunove稳定性理论和自适应控制理论,提出一种用整数阶Chen系统来进行同步和参数辨识的方法,给出自适应控制器和参数更新率设计方法.数值仿真实现了分数阶Chen系统用整数阶Chen系统同步及参数辨识,结果表明提出方法的有效性.     

分数阶参数不确定混沌系统的自适应同步

在Lyapunov稳定性理论和分数阶混沌系统稳定性理论的基础上,研究了参数不确定系统的同步问题,提出了具有一定普遍适用性的控制器设计方案,从理论上证明了该方法的正确性,使得分数阶参数不确定混沌系统实现了自适应同步以及未知参数的辨识;研究了一种新的分数阶四维混沌系统,简要分析了该系统的混沌动力学性质,并对系统做了数值仿真,所得结果证明了所提出方法的正确性.     

非线性大系统的弱能观性

将非线性系统的弱能观性的方法应用于非线性大系统,借用了非线性大系统的定义,提出了非线性大系统的弱能观性的定义及非线性大系统的弱能观性的条件·由非线性子系统的弱能观性得到了非线性大系统的弱能观性·子系统弱能观性可以用此系统的能观性对偶分布是否满足能观性秩条件来判别,非线性大系统弱能观的充要条件是各个子系统弱能观,因此只需判别各个子系统的能观性对偶分布即可得到非线性大系统的弱能观性,而无须判别非线性大系统的能观性对偶分布·     

分数阶时滞系统的 Smith 预估分数阶 PI 控制

为解决一类含有时滞的分数阶系统控制问题, 提出了一种 Smith 预估分数阶 PI(Proportion Integral)控制策略, 在不消除分数阶系统中的时滞项的情况下, 实现了时滞系统的稳定控制。 通过对分数阶时滞系统进行特性分析, Smith 预估控制能有效克服时滞对分数阶控制系统的不利影响, 并给出了分数阶 PI 控制器参数整定的简单规则, 具有一定的实际应用价值。 同时分析了该分数阶系统的阶次对系统收敛时间的影响, 最后仿真验证了结论的正确性。     

Robust positively invariant sets of discrete-time convex polyhedral system family

Certain problems concerning state constraints and control constraints can often be reduced to the study of positive invariance of some subsets of the state space of dynamical systems. The robust positive invariance of given linear state constraint sets of uncertain discretetime systems is studied by the mixed monotone decomposition method. Necessary and sufficient conditions of the robust positively invariant sets are established for the linear discrete-time system family specified by matrix convex polyhedron and additive interval disturbances. Also, sufficient conditions are derived for nonlinear system family. All the conditions are given in terms of the parameters of vertex systems of the system family and are therefore easy to check. Finally, an illustrating example is given.     

带分布型时滞的分数阶控制系统能观性的条件

通过Mittag-Leffler矩阵函数构造的能观性Gram矩阵和Cayley-Hamilton定理获得了一类带Caputo导数、具有分布型时滞的分数阶控制系统cDαx(t)=Ax(t)+integral from n=-h to 0(dxB(t,x)u(t+x)),t∈J:=J/{t1,t2,…tk},J:=[0,T],y(t)=Cx(t)+Du(t),x(0)=x0, 具有能观性的2个充要条件:1)系统在[0,t f]上,存在时刻tf>0,使Gram矩阵W0[0,tf]=integral from n=0 to tf(Eα(AT tα)CTCEα(A tα)dt)非奇异;2)若系统的能观性判别矩阵为Q0{C CA … CA(n-1)},则rankQ0=rank{C CA … CA(n-1)}=n时,系统是能观的.     

分数阶不确定Like-Bao系统的有限时间同步

考虑分数阶不确定Like-Bao系统的有限时间同步, 根据分数阶有限时间同步理论给出Like-Bao系统达到有限时间同步的充分条件. 结果表明, 在一定条件下, 分数阶不确定Like-Bao 混沌系统的驱动响应系统是有限时间同步的.     

分数阶不确定Like-Bao系统的有限时间同步

考虑分数阶不确定Like-Bao系统的有限时间同步, 根据分数阶有限时间同步理论给出Like-Bao系统达到有限时间同步的充分条件. 结果表明, 在一定条件下, 分数阶不确定Like-Bao 混沌系统的驱动响应系统是有限时间同步的.     

Sensor Network Design for Nonlinear Processes

This paper presents a method to design a cost-optimal nonredundant sensor network to observe all variables in a general nonlinear process. A mixed integer linear programming model was used to minimize the cost with data classification to check the observability of all unmeasured variables. This work is a starting point for designing sensor networks for general nonlinear processes based on various criteria, such as reliability and accuracy.     

μ Synthesis Method for Robust Control of Uncertain Nonlinear Systems

μ synthesis method for robust control of uncertain nonlinear systems is propored, which is based on feedback linearization. First, nonlinear systems are linearized as controllable linear systems by I/O linearization,such that uncertain nonlinear systems are expressed as the linear fractional transformations (LFTs) on the generalized linearized plants and uncertainty.Then,linear robust controllers are obtained for the LFTs usingμsynthesis method based on H∞ optimization.Finally,the nonlinear robust controllers are constructed by combining the linear robust controllers and the nonlinear feedback.An example is given to illustrate the design.     

不确定分数阶非线性多智能体系统的鲁棒一致性

研究了具有分数阶动力学特性的不确定非线性多智能体系统的鲁棒一致性问题.利用分数阶系统的等价频率分布模型和李雅普诺夫稳定性理论,证明了在一致性控制协议的作用下,当反馈增益矩阵满足一定的线性矩阵不等式条件时,系统中的智能体最终趋于所给定的目标状态.运用分数阶微积分的预估—校正算法进行数值仿真,验证了理论分析的有效性和可行性.     

基于逼近误差的非线性自适应模糊控制

针对一类单输入单输出不确定非线性系统,提出了一种稳定的自适应模糊控制方法·该方法不需要系统状态可测的条件,而是通过设计模糊状态观测器来估计系统的状态·系统的未知非线性项通过模糊逻辑系统进行逼近,且逼近误差满足一定的有界条件,根据李雅普诺夫方法对系统进行分析,得出相应的参数自适应律·该方法不但能保证跟踪误差收敛于原点的一个小的邻域内,而且所涉及到的变量一致有界·仿真结果验证了此方法的有效性与正确性·     

广义系统能控和能观等价的若干条件

文章讨论了线性正则广义系统、正则广义离散系统的能控性和能观性,证明了这些系统在满足某些条件时,它们的能控性和能观性是等价的。同时还把这些条件推广到了正常连续系统和正常离散系统和时变系统,给出了广义系统的慢子系统或正常系统同时能控且能观的一个充分条件,并解释了有两种条件对时变连续系统来说还需要得到进一步的研究。     

一类区间不确定时滞系统超前/滞后补偿器设计

针对一类具有全极点的区间不确定时滞系统,给出了相位超前/滞后补偿器的一种图解鲁棒设计方法.对滞后因子采用一阶Pade近似,应用广义Kharitonov定理,证明了图解法设计出的相位超前/滞后补偿器可以镇定区间不确定近似系统.通过仿真验证了该补偿器亦可镇定原区间不确定时滞系统,并保持良好的系统性能.该种图解设计方法选择参数灵活,便于实际应用.