带持续扰动线性时滞大系统前馈反馈最优控制

针对在外部持续扰动下的线性时滞大系统,提出了一种前馈反馈最优控制的逐次逼近算法;将既含有时滞项和超前项,又含有耦合项的两点边值问题,转化为既不含有时滞项和超前项,又不含有耦合项的非奇次线性两点边值问题族,该线性两点边值问题族的解序列一致收敛于原最优控制问题的解;得到的最优控制律由解析的无时滞前馈反馈控制部分和伴随向量序列极限形式的时滞补偿控制部分组成,补偿项由逐次逼近法求解一族线性伴随向量方程的解序列求得;截取时滞补偿序列的有限项,得到大系统的前馈反馈最优控制律。     

Approximately optimal tracking control for discrete time-delay systems with disturbances

Optimal tracking control (OTC) for discrete time-delay systems affected by persistent disturbances with quadratic performance index is considered. By introducing a sensitivity parameter, the original OTC problem is transformed into a series of two-point boundary value (TPBV) problems without time-advance or time-delay terms. The obtained OTC law consists of analytic feedforward and feedback terms and a compensation term which is the sum of a infinite series of adjoint vectors. The analytic feedforward and feedback terms can be found by solving a Riccati matrix equation and two Stein matrix equations. The compensation term can be obtained by using an iteration formula of the adjoint vectors. Observers are constructed to make the approximate OTC law physically realizable. A simulation example shows that the approximate approach is effective in tracking the reference input and robust with respect to exogenous persistent disturbances.     

受扰线性离散时滞系统的最优控制设计

研究含外部确定扰动的线性离散时滞系统的最优控制问题.采用逐次逼近算法给出了系统前馈反馈最优控制律的设计方法,利用扰动观测器解决了最优控制律的物理可实现问题.仿真算例表明,该算法有效并容易实现,且对外部确定扰动的鲁棒性优于反馈最优控制.     

含摄动二次指标的线性奇异摄动最优控制问题的广义系统途径

通过讨论降阶慢子系统的奇异二次指标最优控制问题 ,研究了指标含摄动的线性奇异摄动系统的最优控制问题 .在一些假定下 ,奇异摄动系统的最优性能指标逼近于降阶控制所得到的最优性能指标     

Approximate design of optimal tracking controller for time-delay systems

Time-delay is quite common in practical control systems. The analysis and synthesis of continuous time-delay systems are one of the most difficult mathematical problems with infinite dimensions. The research on the OTC problem for time-delay systems has m…     

一类非线性奇异摄动系统的次优控制

研究一类非线性奇异摄动系统的线性二次型最优控制问题.基于奇异摄动的快慢分解理论,将系统分解为一个快子系统和一个降阶的非线性慢子系统.利用逐次逼近方法,得到了非线性慢子系统的最优控制律,进而结合快子系统的最优控制律得到了原系统的次优控制律.仿真算例表明了算法的有效性.     

非线性离散系统最优控制--逐次逼近方法

研究了非线性离散系统最优控制问题,提出一种逐次逼近方法;首先将系统的最优控制问题转化为非线性两点边值问题族,然后通过构造线性两点边值问题族,将非线性两点边值问题转化为非奇次线性两点边值问题族;得到的最优控制律由精确控制项和非线性补偿项两部分组成,精确控制项可以通过求解R iccati方程求出其精确解,非线性补偿项由逐次逼近法求解一族线性伴随向量方程的解序列求得;仿真结果证明了逐次逼近方法的有效性。     

时滞区间广义系统的最优保成本控制

研究了一类时滞区间广义系统的最优保成本控制问题,其中,系统矩阵和输入矩阵的各元素是未知的,但在某一确定的区间内变化,首先给出了时滞区间广义系统的一种等价描述形式,其次利用线性矩阵不等式方法,得到了问题有解的充要条件和状态反馈控制器的设计方法,设计的控制器不仅使得闭环系统广义二次稳定,而且最小化闭环性能指标的上界,最后举例说明了所给方法的正确性。     

Approximately optimal tracking control for discrete time-delay systems with disturbances

Optimal tracking control （OTC） for discrete time-delay systems affected by persistent disturbances with quadratic performance index is considered. By introducing a sensitivity parameter, the original OTC problem is transformed into a series of two-point boundary value （TPBV） problems without time-advance or time-delay terms. The obtained OTC law consists of analytic feedforward and feedback terms and a compensation term which is the sum of an infinite series of adjoint vectors. The analytic feedforward and feedback terms can be found by solving a Riccati matrix equation and two Stein matrix equations. The compensation term can be obtained by using an iteration formula of the adjoint vectors. Observers are constructed to make the approximate OTC law physically realizable. A simulation example shows that the approximate approach is effective in tracking the reference input and robust with respect to exogenous persistent disturbances.     

离散时滞系统时滞状态反馈D稳定容错控制

针对离散一步时滞系统传感器故障,采用状态反馈和带有时滞的状态反馈控制,给出了一个对传感器失效具有完整性的D稳定控制系统需满足的一个充分条件,进而给出控制器的设计方法和步骤,并推广至执行器失效情况,指出了时滞状态反馈增益矩阵的选取原则.仿真实验验证了该方法的有效性.     

奇异摄动双线性系统的稳定化控制

本文对奇异摄动双线性系统,证明基于降阶系统的稳定化控制仍能保证原系统的稳定性,并在此基础上提出一种稳定化控制方案。设计不是直接对原降阶模型,而是对另一简化模型进行。可证明,基于这种简化模型的控制不影响原系统稳定性。另外对此简化模型(近乎双线性模型),本文还建议一种新的稳定化控制方法。所给方法的有效性,通过它对某一实际氨合成塔的绝热式反应床层的仿真研究,得到证实。     

不确定奇异时滞系统的观测器型滑模控制器

针对一类带有不匹配不确定性的奇异时滞系统,建立了基于观测器状态的滑模面和滑模控制器。采用等价控制方法获得滑模运动系统,给出了其在滑模面上正则、无脉冲模、渐近稳定的充分条件。滑模面及控制器的解可通过锥补迭代算法求解矩阵不等式获得。给出了一个仿真实例验证理论的有效性。     

一类非线性不确定时滞系统的鲁棒容错控制

基于Lyapunov稳定性理论,针对一类具有非线性不确定的时滞系统,提出了鲁棒容错控制器的设计方法.就传感器失效故障和执行器失效故障2种情况,在非线性不确定性满足增益有界条件下,通过求解线性矩阵不等式(LMI)分别给出了在正常情况下和有失效故障情况下闭环系统都能渐近稳定的充分条件和控制器设计方法.该方法利用LMI可方便地得到容错控制器设计结果.设计实例和仿真结果验证了该方法的有效性.     

模糊时滞系统的状态反馈控制器设计与稳定性分析

在保证闭环系统稳定的基础上,为进一步改进系统的动态性能,将模糊T-S模型方法应用到非线性连续时滞系统的控制器设计中,提出了一种带调节因子的状态反馈控制器的设计方法.首先给出变时滞非线性系统的模糊T-S模型,然后设计出基于观测器的状态反馈控制器,并利用Lyapunov-Razum ikhin稳定性理论给出模糊闭环系统一致渐近稳定的充分条件,最后通过求解一系列线性矩阵不等式得到状态反馈增益矩阵和观测增益矩阵.通过对卡车倒车控制的实验仿真,表明当调节因子选取适当时,闭环系统的超调量和震荡次数都有明显减少,选取不当时,超调量和震荡次数都有所增加.因此,通过改变调节因子的值,可以对闭环系统的动态性能进行适当调节.此外,通过引入特殊矩阵,使得判据中含有较少的约束不等式,从而减弱了结论的保守性.     

状态时滞时变离散时间系统的最优预见控制器设计

研究了一类具有状态时滞的时变离散时间系统的最优预见控制问题.所用的方法仍然是通过引入差分算子构造扩大误差系统.首先克服了差分算子不是线性算子的困难,成功构造了扩大误差系统.然后通过提升技术,把系统转化为形式上没有时滞的普通控制系统.最后通过引入可预见的目标值信号信息,得到最终的扩大误差系统.从这个扩大误差系统出发,利用时变系统最优控制的有关结果,设计处理原系统的带有预见作用的控制器.利用矩阵分解,把需要求解的高阶Riccati方程转化成一个低阶的Riccati方程.仿真实例表明了该设计方法的有效性.     

不确定时滞系统ADRC控制

针对不确定时滞系统,将输入时滞系统等价于高阶输入无时滞系统,利用自抗扰控制技术(ADRC),并在控制回路中串联一滤波器得到易于执行的控制量.自抗扰控制技术是由跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)、非线性PID(即NPID)等组成,根据对象的输入输出信息来估计扰动并补偿,从而自动实现抑制扰动,并将被控对象化成积分器串联型以便构造理想的控制器.仿真结果表明:自抗扰控制技术以一套不变的参数,当存在外干扰、模型不确定、状态时滞、输入时滞、甚至输入时滞增加几倍时,系统仍然能够保持理想的跟踪效果.     

输出反馈网络控制系统的随机时滞补偿

针对一类具有随机长时滞特性,且反馈状态不完全物理可测的网络控制系统,提出了一种时滞补偿策略.首先通过状态观测器估计系统的全部状态,然后基于对象模型计算系统在未来多个采样时刻的控制量,执行器节点根据当前网络延时选取相应的控制量,以实现对时滞控制量的补偿.分析了该补偿方法对控制系统稳定性的影响,得出了保证系统稳定的充分条件.通过倒立摆系统的数值仿真,证实该方法是正确和有效的.     

一类非线性时滞系统的模糊变结构控制

结合模糊逻辑和变结构控制讨论了一类非线性控制系统的稳定性,利用模糊逻辑逼近一类非线性时滞系统,然后对模糊系统设计变结构控制律,达到了对非线性时滞系统的稳定控制．在理想滑动模的条件下利用线性矩阵不等式给出了时滞系统闭环稳定条件．     

基于Delta变换的时滞采样系统的最优减振控制

运用Delta变换的方法研究Delta域内含有控制器-执行器延时和传感器-控制器延时的采样系统最优减振控制律的设计问题.首先将时滞采样系统离散化,再利用系统转换方法和Delta算子将离散时滞系统转换为Delta域无时滞系统;然后通过求解Delta域Riccati代数方程和Delta域Stein矩阵方程得到前馈反馈最优减振控制律;最后运用仿真示例证明所设计的控制律能够有效补偿时滞及扰动对系统造成的影响.       

无界时滞线性系统的反馈控制

对于具有无界时滞的系统设计了状态反馈控制器,研究了反馈控制系统的渐近稳定性. 利用李雅普诺夫理论,得出了闭环系统渐近稳定的几个充分条件. 算例说明了方法的有效性.