含时滞的不确定性交直流微电网直流母线电压H_∞控制

针对含通信网络延时的不确定性交直流微电网的直流母线电压稳定问题,提出了一种将状态空间法和阻抗分析法相融合的方法,构建具有时滞的范数有界不确定交直流微电网模型。基于系统鲁棒二次稳定的求解,获得了满足H_∞控制性能的时滞无关型状态反馈控制器的条件。然后应用S-procedure定理,提出一种降低时滞依赖型Lyapunov方法的泛函构造难度且无须再次求导的方法,引用Wirtinger积分不等式和自由矩阵的积分不等式,得到时滞依赖型的H_∞控制器。仿真分析验证了所提控制方法能在一定的通信延时约束下抑制不确定参数对直流母线电压的影响。

四旋翼悬挂负载系统预设有限时间H_∞容错控制

在实际飞行中,四旋翼飞行器悬挂负载系统容易受到负载摆动以及外部扰动的影响,且可能出现执行器故障。针对此问题,本文基于反步法设计有界H_(∞)容错控制器来抑制外部扰动并消除执行器故障的影响,利用神经网络逼近系统中负载的不确定性,同时引入预设有限时间性能函数,使得四旋翼飞行器即使在负载和外部扰动的影响下,其跟踪误差仍能被约束在预先给定的范围内。所设计的控制器能够保证系统在较精确地跟踪参考轨迹的同时具有较高的抗干扰性能。仿真验证了所设计的控制器的有效性。

混合灵敏度问题的鲁棒H_∞/LTR状态反馈综合方法

从工程应用的角度出发，对具有输出乘型不确定性系统的混合灵敏度问题进行研究．以Ｈ∞状态反馈理论和回路传递恢复（ＬＴＲ）技术为基础，导出了一种带观测器的鲁棒Ｈ∞／ＬＴＲ状态反馈综合方法．该方法首先要进行目标设计，即在假设系统状态完全可测的前提下，设计一个静态Ｈ∞状态反馈控制律，以满足系统性能和鲁棒性要求．然后恢复过程设计，即设计一个状态观测器，使得在上述目标设计中引入观测器后，原目标Ｈ∞状态反馈系统的特性得以恢复．

鲁棒H_∞次优控制问题

证明了鲁棒H∞ 次优控制问题可以归结为两个代数黎卡提不等式的解。利用不等式形式上的特点 ,还研究H∞/H2 混合次优控制问题 ,并给出了应用实例以说明本结果的有效性。

基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制

交直流混合微网具备交流微网与直流微网各自的特点,可以更加充分地利用各种不同类型的可再生能源发电,满足不同负荷的需要。交直流断面是交直流混合微网中直流区域与交流区域的互联部分。该文提出的基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制,主要控制断面两侧电压并使之稳定。通过构建S/R/T混合灵敏度函数,提高交直流断面抗击交流扰动和直流扰动的标称性能,增强其应对参数摄动的鲁棒性能。通过Matlab/Simulink仿真平台,验证了交直流断面电压H_∞控制器的抗干扰能力与在换流器参数发生变化时该控制器仍可保持良好的控制性能的能力。

低频时变时滞悬架系统的动态输出反馈鲁棒H_∞多目标控制

在实际的悬架系统主动控制当中,由于控制器存在时变时滞因素,而低频输入时滞对系统的稳定性及性能有很大影响。针对该问题,综合考虑系统的参数不确定性及执行器的时变时滞因素,使车身加速度在路面干扰下的H_∞范数在全频域内达到最小,同时保证控制力的非线性饱和,行驶平顺性,接地性等时域硬约束条件,设计了基于动态输出反馈的鲁棒H_∞控制器,并提出一种描述质量不确定性的匹配模型。采用Lyapunov-Krasovskii泛函法,通过引入松弛矩阵给出满足条件的凸组合不等式,减少了设计的保守性,应用LMI技术推导出H_∞控制准则。最后,通过数值实例验证了该方法对于参数摄动下的低频时变时滞悬架系统控制性能的有效性。

永磁同步电机调速系统H_∞鲁棒控制

针对表面式永磁同步电机调速系统易受参数摄动和负载扰动等不确定性因素的影响问题,在传统矢量控制方案基础上提出了H_∞鲁棒控制策略。首先,在系统状态空间表达式误差模型下,考虑扰动因素设计了基于哈密顿-雅可比不等式的H_∞鲁棒电流控制器,实现了电流控制的鲁棒性;其次,在运动方程扩展状态空间表达式下,设计了基于线性矩阵不等式的H_∞状态反馈控制器增益型H_∞滑模面,进一步设计滑模控制律,得到了鲁棒H_∞滑模速度控制器,确保了速度控制的鲁棒性,改善了系统的动态品质;最后通过仿真和半实物仿真实验验证了该文提出控制策略的有效性和可行性。

双率采样系统的基于观测器的网络化H_∞控制

研究一类带有网络传输时滞和去包的双率采样系统的网络化H_∞控制问题,假设对象状态变量被分成两个分向量,同一分向量的状态变量由同一类传感器以相同周期采样,且两类传感器的采样频率不同.采样后的分向量分别通过非理想网络传输到控制器端.考虑到双率采样、网络传输时滞和丢包现象,引入同步观测器来估计对象状态并设计基于估计状态的控制器来镇定双率采样系统.基于这个思路,将双率采样的网络化控制系统建模为带有两个时变时滞的连续系统.利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,以矩阵不等式形式给出该系统的稳定性判据和控制器设计方法.最后,通过数值例子验证所提方法的有效性.

具有积分二次约束属性的网络控制系统H_∞容错控制

针对一类具有积分二次约束属性的时滞网络控制系统,研究了系统在不等间隔采样下的H_∞容错控制.首先,分析并处理了网络控制系统中时滞与不等间隔采样之间的关系.以此为基础,建立了不等间隔采样下的不确定时滞网络控制系统的切换模型.通过构造Lyapunov函数,运用H_∞控制方法,以及设计具有积分二次约束属性的控制器,获得了基于LMI描述的系统时滞依赖稳定性判据.然后,建立了网络控制系统的传感器故障模型和传感器故障下的网络控制系统数学模型.通过把结论运用到传感器出现故障的网络控制系统,得到了系统在H_∞容错控制下的稳定性判据.最后,通过与其他文献介绍的方法进行比较的一个例子,说明了该方法的有效性.

无人机混合PID/H_∞鲁棒着陆控制器

无人机在进场着陆过程中模型参数发生摄动,存在低空大气扰动和外界不确定性干扰等因素。基于无人机自动着陆性能要求,内环利用线性矩阵不等式凸优化方法,将鲁棒H_∞控制转化为标准H_∞控制处理,外环采用PID控制航迹,实现系统着陆轨迹的精确控制,有效抑制风干扰及外界不确定性干扰。所设计的控制律在顺风着陆和逆风着陆下分别进行仿真验证,仿真结果表明,无人机自动着陆轨迹响应具有良好的动态性能和鲁棒性,验证了该设计方法的正确性和有效性。

Kalman与H_∞滤波算法在GPS/惯性组合导航系统中的应用研究

针对Kalman滤波及H_∞滤波的特点,分别将其应用于GPS/惯性组合导航系统中进行比较。采用位置-速度组合方式。分别在白噪声及有色噪声条件下进行滤波。通过仿真结果说明当系统模型及噪声的统计特性精确已知的情况下Kalman滤波算法可以得到较高的精度。然而当系统模型及噪声的统计特性发生变化时H_∞滤波算法明显具有良好的鲁棒性,估计精度也较高,有效地克服了Kalman滤波器存在的局限性。

一类中立时滞系统的带记忆输出反馈H_∞控制

利用Lyapunov-Krasovskii稳定性定理和线性不等式方法,研究了一类线性中立时滞系统的无记忆与带记忆相结合的静态输出反馈H∞控制器的设计问题.基于LMI正定解的存在性,首先对标称系统建立了一个时滞独立型渐近稳定性准则,然后提供了一个使系统达到渐近稳定且满足给定H∞干扰的抑制上界充分条件,最后给出满足设计要求的静态输出反馈控制器存在的充分条件及设计方案.

基于H_∞滤波的电液伺服控制系统鲁棒观测器设计

为了更好地实现电液伺服控制系统的故障诊断,提出一种新的鲁棒状态观测器的设计方法。简化电液伺服控制系统的流量非线性方程,建立系统的线性定常模型;考虑过程噪声与测量噪声,设计系统的鲁棒观测器结构;并运用H∞滤波理论确定观测器设计的性能指标,求解系统的矩阵Riccati方程,计算观测器的反馈增益矩阵。设计实例表明,该方法不仅计算简便、易于工程实现,而且能限制噪声干扰对观测误差的影响。

系统H_∞范数计算:Lyapunov函数的直接优化方法

研究了李雅普诺夫函数的选择对求解系统H_∞范数的影响,提出了一种李雅普诺夫函数的直接优化方法,该方法通过优化黎卡提不等式中的李雅普诺夫函数,给出了H_∞范数的通用解析表达式,实现了二阶系统H_∞范数的精确求解.不同于需要繁琐优化过程的线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)方法,本文提供了一种有效的途径以直接求解系统H_∞范数.

多时滞离散切换系统的动态输出反馈H_∞控制

借助多Lyapunov函数方法,研究一类具有多时滞的离散切换系统的鲁棒H_∞控制问题。假设切换系统的每个子系统都不能实现鲁棒H_∞控制,基于切换动态输出反馈控制策略,给出了系统存在鲁棒H_∞干扰抑制水平γ可切换镇定的充分条件,并表示成与时滞相关的线性矩阵不等式(LMI)形式,还分别给出了切换律和动态输出反馈控制器的设计方案。最后用仿真例子说明了结论的有效性。

时域约束T-S模糊系统的H_∞控制

针对存在时域硬约束与外部干扰的T-S模糊系统,在LMI优化的框架下提出了一种H_∞控制方法.首先给出T-S模糊系统满足给定H_∞性能指标的充分条件,并确定一个初始状态所在的椭圆域;然后寻找在有界能量干扰作用下另一个能包含系统所有可能状态轨迹的椭圆域;最后利用双椭圆域方法将时域硬约束转化为一组LMI约束.这种多目标设计最终归结为一个求解LMI约束的优化问题.TORA系统的仿真结果说明本文方法是有效的.

广义时滞系统的时滞相关型H_∞控制

研究了广义时滞系统的时滞相关型H。。控制问题.利用一个新构造的增广—离散化李亚普诺夫泛函并结合自由权矩阵方法,给出了使得系统正则、无脉冲、稳定且具有给定H。。性能界的时滞相关型有界实引理(BRL).在所得BRL基础上,得到了系统H。。状态反馈控制律的一个直接的设计方法.所给结果均以严格线性矩阵不等式(LMI)表示.数值实例表明了结果的有效性和较小保守性.

不确定中立型随机多时滞系统的鲁棒H_∞控制

研究一类具有参数不确定性的中立型随机多时滞系统的鲁棒镇定和鲁棒H_∞控制问题。设计了具有分布时滞的状态反馈H_∞控制器,通过构造Lyapunov泛函,由Ito公式,并利用Schur补原理,建立了用线性矩阵不等式表示的保证闭环系统随机渐近稳定的时滞依赖的充分条件。进一步给出了不确定系统鲁棒H_∞控制可解性的时滞依赖的充分条件。通过求解线性矩阵不等式,得出了中立型随机时滞系统的具有分布时滞的状态反馈H_∞控制器。数值仿真证明了该方法的有效性。

It型区间变时滞Markov切换系统时滞相关H_∞性能

研究了时变时滞满足h1≤d(t)≤h2的It型随机马尔可夫切换系统的区间时滞相关H∞性能分析问题,将时变时滞d(t)分成h1+h(t)两部分,并通过分割常时滞部分的思想,建立新颖的Lya-punov-Krasovsk ii泛函,并引入一些改进的积分等式,以线性矩阵不等式的形式给出了低保守性的区间时滞相关H∞性能条件.最后用几个数值算例说明结论的有效性及具有较低的保守性.

具有鲁棒调节性能的H_∞鲁棒次优控制系统设计

本文研究的问题如下，对于具有构造型不确定性的被控对象，设计一动态反馈控制器，使得闭环系统满足Ｈ∞鲁棒次优性能要求．同时，对于满足给定微分方程的参考输入信号，具有鲁棒调节性能．研究结果表明，通过解一适当的Ｈ∞标准设计问题可以得到理想的控制器．基于黎卡提不等式的正定解，给出了控制器的具体设计方法．最后，还给出了该设计方法在二自由度机械手上应用的实验结果．