基于广义逆理论的区域极点配置研究

在控制理论及应用领域中，区域极点配置一直是控制系统设计的重要方法之一。该文针对线性连续及离散时间系统提出了一种统一的基于广义逆理论的圆形区域极点配置方法，即设计状态反馈控制器，使闭环极点位于给定的圆状区域中。文中给出了期望控制器存在的充要条件及其参数化代数表示。与已有结果相比，该文方法只需求解一线性矩阵方程，因而更易工程实现。数值算例验证的了该方法的有效性及直接性。     

基于输出反馈的区域极点配置

该文研究输出反馈情形下线性定常连续及离散系统区域极点配置的统一代数刻划问题,即利用完全参数化方法,设计输出反馈控制器,使闭环极点配置于指定圆形区域内。     

圆盘区域极点约束鲁棒非脆弱控制

针对一类参数不确定线性系统,研究了具有圆盘区域极点约束的状态反馈鲁棒非脆弱控制器设计问题。系统中的参数不确定性满足范数有界条件,设计的非脆弱控制器具有加性和乘性不确定项。基于线性矩阵不等式(LMI),提出了将闭环系统极点配置到指定圆盘区域的状态反馈鲁棒非脆弱控制器存在的充分条件。然后利用G辅助变量替换技术拓展了圆盘极点配置的线性矩阵不等式(LMI)条件,提出保守度较低的状态反馈非脆弱控制器设计方法。数值仿真例子验证了给出的控制器设计方法的可行性。     

基于圆盘极点约束的系统不确定项容忍区间分析

在线性系统中基于Lyapunov稳定性理论,讨论了双不确定项同时波动时其容忍区间的算法,并结合闭环极点配置和线性矩阵不等完成圆盘极点配置问题中系统不确定项的冗余设计。数值仿真验证了本文控制器设计方法的可行性。     

基于扇形区域极点配置的静态输出反馈H_∞控制

针对线性定常系统,研究了扇形区域内极点配置的静态输出反馈H_∞控制问题。设计能够达到H_∞性能指标且符合区域极点配置要求的静态输出反馈控制器,以解决外部的扰动和区域对极点的限定问题;利用求解线性矩阵不等式组的方法,将具有H_∞指标约束和区域极点配置要求的静态输出反馈控制器设计问题转化成求一组线性矩阵不等式的可行解问题,借助MATLAB-LMI工具箱进行有效求解,得到了符合要求的可靠控制率,完成了扇形区域内H_∞静态输出反馈控制器的设计(其中的H_∞控制器为次优H_∞控制器)。所得结论不仅能使极点配置在给定的扇形区域内,也能够使闭环系统保持稳定性且达到给定的H_∞性能指标,从而保证了系统的性能,实现了期望的闭环极点。最后的数值仿真验证了本文结果的有效性和可行性。     

带有不确定性的扇形区域极点配置可靠控制

利用LMI给出了带有不确定性扇形区域极点配置的可靠控制器存在的充分条件.研究成果应用在CH-47双旋翼直升机模型上,不仅验证所提出方法的可行性;而且比较了带有不确定性扇形区域极点配置标准控制器和带有不确定性可靠控制器的控制效果.     

不确定线性系统区域极点配置静态输出反馈可靠控制

对含有状态不确定项的线性系统,在连续增益故障模型的基础上,提出带有执行器故障的圆形区域极点配置的静态输出反馈的可靠控制问题.首先给出了在不考虑故障时设计控制器使系统保持渐近稳定的充分条件;然后讨论了对于同一系统同一控制器在考虑执行器故障时系统出现不稳定;接下来,针对同一故障模型重新设计静态输出反馈控制器使系统在发生故障后仍保持渐近稳定.利用线性矩阵不等式(LMI),在考虑执行器故障模型的基础上,给出了圆形区域极点配置的静态输出反馈的可靠控制器存在的充分条件.仿真结果进一步说明当系统发生故障时,正常控制的闭环系统极点可能离开所给定的圆形区域,而可靠控制的闭环系统仍然会保持极点在给定的圆形区域内,从而看出对系统进行极点配置的静态输出反馈的可靠控制的必要性.     

梯形区域极点配置静态输出反馈可靠控制

针对线性系统,考虑连续增益故障模型,研究了具有执行器故障的梯形区域极点配置的静态输出反馈可靠控制问题。首先,在执行器无故障的前提下,给出使极点能够配置在梯形区域内的充分条件,进而得出系统的静态输出反馈可靠控制率。然后,基于执行器故障,重新设计静态输出反馈可靠控制器,利用求解线性矩阵不等式的方法,完成静态输出反馈可靠控制器的设计。由此可靠控制器构成的闭环系统,使得当执行器发生故障时,也可使闭环系统的所有极点保持在梯形区域内。最后的数值仿真验证了结果的有效性和可行性。     

二阶倒立摆的稳定性控制

本文研究了二阶倒立摆系统的控制方法,采用极点配置、LQR最优控制设计了控制器,通过仿真,分析指出各种方法的优缺点。在极点配置法中,通过仿真实验寻优,得到具有较好稳定性的初始值。在LQR最优控制器的设计中,采用仿真结果表明:该控制策略能满足系统的控制要求,系统具有良好的动态性能。     

具有动态输出的不确定系统椭圆区域极点配置

针对线性系统,基于Lyapunov稳定性理论,讨论了考虑执行器具有混合故障的系统存在可靠控制器的充分条件,并结合闭环极点配置和线性矩阵不等式完成状态反馈可靠控制器的设计.数值仿真验证了控制器设计方法的可行性.     

扇形区域极点配置静态输出反馈可靠控制

针对线性系统,考虑连续增益故障模型,研究了具有执行器故障的扇形区域极点配置的静态输出反馈可靠控制问题.首先,在执行器无故障的前提下,给出使极点能够配置在扇形区域内的充分条件,进而得出系统的静态输出反馈可靠控制率.然后,基于执行器故障,重新设计静态输出反馈可靠控制器,利用求解线性矩阵不等式的方法,完成静态输出反馈可靠控制器的设计.由此可靠控制器构成的闭环系统,使得当执行器发生故障时,也可使闭环系统的所有极点保持在扇形区域内.数值仿真验证了结果的有效性和可行性.     

基于极点配置的连续自适应控制器

把块脉冲函数的递推辨识算法与极点配置控制策略有机地结合起来，提出了一种新的连续时间自适应控制器。由于块脉冲函数递推辨识算法是一种能保持受控对象最小相位特性的连续时间参数估计方法，而极点配置控制策略是一种鲁棒控制方法，因此，本自适应控制器具有更加广阔的工程应用前景。文中给出了这种控制器的工作原理和设计方法，讨论了它的性能和实现问题。理论分析和水电站调速系统的仿真实验结果证实了本设计方法的有效性。     

基于区域极点配置的挠性卫星姿态镇定控制

针对挠性卫星姿态系统,研究了基于区域极点配置的姿态镇定控制问题.通过对姿态系统进行近似线性化处理,并应用线性矩阵不等式(LMI)技术给出一种基于降维观测器的状态反馈控制方法.该方法根据分离原理,分别采用区域极点配置和极点配置定理设计控制器和观测器.对某挠性卫星模型进行数值仿真,并与一种非线性控制方法做比较研究.仿真结果表明该方法兼顾了卫星姿态系统的动态和稳态性能,且在小角度姿态镇定控制上具有显著优势.     

基于内模原理的简单极点配置自校正预测控制器

给出了一种简单的极点配置自校正预测控制器。主要内容有：根据Ｓｍｉｔｈ预测补偿原理，设计ｄ步超前预测器根据预测信号及预置闭环极点，采用双估计器技术，构筑极点配置自校正预测控制器；仿真结果表明这种控制技术是可行的。     

伺服系统中滑模变结构控制器的设计

针对伺服系统中包含非线性和参数不确定性问题,依据滑模变结构控制理论,提出了基于指数趋近率的滑模位置控制器设计方法,建立了被控系统的数学模型。最后给出了采用极点配置方法确定切换函数。     

非最小相位系统的自适应跟踪Ⅰ:单输入单输出情况

基于最小方差预报理论和极点配置原理,作者提出一种类似于组合自校正器的自适应控制方案,消除了组合自校正器,跟踪参考信号时所发生的滞后现象,而且仍然保护了现有极点配置控制器的优点,从而克服了设计自适应控制器无法兼顾伺服跟踪性能和随机调节性能皆优的缺点。     

不确定连续系统基于区域极点配置的鲁棒容错控制

利用代数Riccati方程和矩阵范数理论,研究了连续系统基于区域极点配置的容错控制问题。给出了系统闭路环极点配置在圆形区域内对执行器失效且具有完整性的一个充分条件;进而讨论了不确定连续系统的闭环极点配置在圆形区域内的鲁棒容错控制问题,且给出了此条件下鲁棒容错控制系统的设计方法。此设计方法是有效的。     

多指标约束下的容错控制系统设计

对一类线性不确定系统,研究了区域极点指标、H∞指标和方差指标约束下的容错控制器的设计问题.在更一般、更实际的执行器故障模型下,利用线性矩阵不等式方法,建立了容错控制中三类指标的相容性理论.分析了与区域极点指标相容的H∞指标和方差指标的取值范围,并在相容指标约束下给出了有效的控制器设计方法.仿真实例验证了结果的有效性.     

相容指标约束下的线性时滞广义系统容错控制设计

对一类线性不确定时滞广义系统,讨论了H∞指标和区域极点指标相容条件下的容错控制器的设计问题。在更一般、更实际的执行器故障模型下,利用线性矩阵不等式方法,建立了容错控制中两类指标的相容性理论。分析了与H∞指标相容的区域极点指标的取值范围,并在相容指标约束下给出了有效的控制器设计方法。仿真结果表明,该方法是有效的,且更能保证系统的动态性能。     

自整定鲁棒PID控制器

深入分析了基于极点配置理论和鲁棒控制基本原理而提出的鲁棒ＰＩＤ控制器,导出了该控制器极点配置的约束条件,提出了一种基于对象开环阶跃响应辨识对象参数的控制参数自动整定 同的对象进行的仿真结果表明,该方法是相当有效的,具有广阔的应用前景。