振动二阶线性系统的鲁棒极点配置设计及其仿真分析

研究了振动二阶线性系统的鲁棒极点配置设计问题.基于矩阵方程参数化解提供的自由度,给出了能使闭环振动二阶线性系统具有希望极点的所有状态反馈控制律的参数化表达式.利用状太反馈控制律的参数化表达式,将衡量系统鲁棒性的误差指标参数化,从而鲁棒极点配置问题就转化为误差指标的最小化问题.给出了求解该振动二阶线性系统的鲁棒极点配置设计算法,该算法不包含"返回"过程,故便于工程应用.数值算例及其仿真结果表明该算法的简单及有效性.     

广义线性系统的鲁棒状态反馈特征结构配置

针对具有参数摄动广义线性系统的鲁棒状态反馈特征结构配置问题 ,提出了一种优化算法。该算法的设计目标是使闭环特征值和特征向量所满足的方程组关于参数摄动误差为最小。根据广义线性系统状态反馈特征结构配置结果 ,给出了优化指标的完全参数表示。该算法简单、有效 ,且可以给出鲁棒性较强的控制系统。数值例子表明了算法的有效性     

不确定二阶动力学系统的鲁棒特征结构配置设计

考虑了一类具有参数摄动的二阶动力学系统通过比例加微分反馈控制的鲁棒特征结构配置设计问题。首先利用定常二阶动力学系统的比例加微分反馈特征结构配置参数化方法提供的自由度,将鲁棒特征结构配置问题转化为具有约束条件的优化问题。在此基础上,给出了求解该优化问题的算法,即鲁棒特征结构配置算法。数值例子及仿真结果表明,该算法对参数摄动二阶动力学系统鲁棒性设计的简单及有效性。     

振动二阶Sylvester矩阵方程鲁棒解法及仿真分析

考虑了具有参数不确定的振动二阶Sylvester矩阵方程求解问题.基于二阶Sylvester矩阵方程解的参数化表达式,将具有参数不确定的振动二阶Sylvester矩阵方程求解问题转化为误差性能指标极小化问题.提出了求解具有参数不确定的振动二阶Sylvester矩阵方程问题的算法.数值算例及仿真分析验证了所提算法的有效性.     

二阶动力学系统输出反馈特征结构配置

考虑了二阶动力学系统的输出反馈特征结构配置设计问题。基于一类广义Sylvester方程的参数化解,给出了闭环系统的右、左特征向量矩阵及反馈增益矩阵的完全参数化表达式。该参数化方法为控制系统设计提供了全部自由度,其中包括待配置特征值和一组自由参量。该参数化方法直接基于二阶动力学系统的参数矩阵,故其计算简单、便于工程应用。数值例子表明二阶动力学系统输出反馈特征结构配置参数化方法简单而有效。     

广义线性系统鲁棒极点配置分离原理

针对广义线性系统,提出了基于全维观测器的控制系统设计的鲁棒极点配置分离原理。基于矩阵灵敏度理论证明了如下事实:与状态反馈系统相同的闭环系统极点具有和状态反馈系统极点相同的极点灵敏度。与观测器系统相同的闭环系统极点具有和观测器系统极点相同的极点灵敏度。于是全维观测器的状态反馈控制器中具有最小灵敏度的鲁棒极点配置,可以通过求解两个分开的鲁棒状态反馈极点配置问题实现。     

基于高阶PI观测器的不确定线性系统鲁棒故障检测设计

针对一类受干扰影响的不确定线性系统,研究了基于高阶比例积分 (proportional integral, PI)观测器的鲁棒故障检测设计问题。通过对一类Sylvester矩阵方程的参数化解,将基于高阶PI观测器的鲁棒故障检测问题转化为具有多约束的优化问题。基于该优化问题的解,给出了具有鲁棒故障检测功能的高阶PI观测器存在的充要条件,并给出受干扰影响的不确定线性系统的鲁棒故障检测设计方法。最后,数值算例及仿真分析结果验证了所提方法的有效性。     

基于遗传算法的特征结构配置及其在导弹控制中的应用仿真研究

本文研究采用遗传算法求解线性多变量系统在输出反馈作用下的特征结构配置及其在导弹控制系统中的应用问题。遗传算法是一种基于自然选择和群体遗传学机理的参数搜索方法。采用遗传算法求解特征结构配置问题，具有适用广泛和计算稳定等特性。对导弹控制系统的仿真结果表明，这种方法是有效的。     

基于特征结构配置的结构主动控制及仿真

考虑了具有最优控制的结构主动控制问题,目的是在系统满足闭环特性的前提下,设计状态反馈控制器使得系统性能泛函极小化。利用特征结构配置方法提供的自由度,给出了性能泛函的显示参数化表示,从而该问题转化为带有约束条件的优化问题,参与优化的变量仅为一组参量。并给出了求解该优化问题的算法,该算法直接基于结构系统矩阵,故其简单性为工程应用提供方便。地震作用下对三层剪切结构建筑模型进行仿真分析,结果表明所提结构主动控制方法的有效性。     

Robust极点配置及其优化算法

本文提出了一个线性系统极点配置的有效算法,首先利用正交变换将能控系统简化成上Hessenberg能控标准型,然后利用(A,B)特征子空间找出闭环系统关于指定复数集所有可能的特征向量,从中选取一组线性无关的向量{x_1,…x_n}作为闭环系统的特征向量,使得max{c_k,k∈n}极小,最后由x={x_1,…x_n}找出反馈阵F,使得闭环系统(A+BF,B)的极点集等于L。     

线性时滞系统的鲁棒故障诊断

研究了一类含有未知输入干扰和模型不确定性的时滞系统故障诊断问题。通过变换,原系统被分成两个子系统,一个子系统不受故障的影响,可以设计鲁棒观测器;另一个子系统受到故障的影响,但是它的状态可以通过测量得到。设计的观测器利用解析冗余方法能够对执行器故障和传感器故障进行诊断。仿真结果表明,算法具有良好的诊断性能。     

线性系统同时极点配置的代数几何方法

利用代数几何方法,研究两个线性系统状态反馈和输出反馈同时极点配置问题。通过讨论代数几何中的有理映射是否为到上的,来判别线性系统的特征多项式的系数可否几乎任意配置,从而推导出两个线性系统状态反馈和输出反馈同时极点配置的充分条件。将此结论应用到同时镇定问题上,得到了两个线性系统同时镇定的充分条件,并证明了如果两个线性系统存在复反馈同时配置极点,则一定存在实反馈同时配置极点。     

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。     

Global stabilizing controller design for linear time-varying systems and its application on BTT missiles

A parametric method for the gain-scheduled controller design of a linear time-varying system is given. According to the proposed scheduling method, the performance between adjacent characteristic points is preserved by the invariant eigenvalues and the gradually varying eigenvectors. A sufficient stability criterion is given by constructing a series of Lyapunov functions based on the selected discrete characteristic points. An important contribution is that it provides a simple and feasible approach for the design of gain-scheduled controllers for linear time-varying systems, which can guarantee both the global stability and the desired closed-loop performance of the resulted system. The method is applied to the design of a BTT missile autopilot and the simulation results show that the method is superior to the traditional one in sense of either global stability or system performance.     

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．