Design of bounded feedback controls for linear dynamical systems by using common Lyapunov functions

For a linear dynamical system,we address the problem of devising a bounded feedback control,which brings the system to the origin in finite time.The construction is based on the notion of a common Lyapunov function.It is shown that the constructed control remains effective in the presence of small perturbations.

Constructing Common Quadratic Lyapunov Functions for a Class of Stable Matrices

Narendra 和 Balakrishnan 建议了一个方法构造普通二次的 Lyapunov 功能(CQLF )[1 ] ，稳定的矩阵的 whena 集合是可交换的。这份报纸的目的是概括方法到非可交换、非可解决的大小写。一个修改构造算法被建议，某些条件被提供向是的矩阵保证结果 CQLF。下次，讨论的问题是一个稳定的矩阵什么时候能与 CQLF 被加到一套矩阵为扩大集合构造新 CQLF。

基于共同二次Lyapunov函数的频率可控的Boost变换器切换律

针对最小型切换律开关频率过高难以应用于工程实际的问题,建立了Boost变换器CCM运行的切换系统模型,基于共同二次Lyapunov函数提出1种新的切换律。根据切换律的数学表达式,分析变换器的稳态性能及动态性能,描述该切换律对变换器开关频率的调节机制。仿真及实验表明,在该切换律的作用下,Boost变换器开关频率可控,不会出现切换系统特有的芝诺行为,且与现有控制策略相比,变换器的动态性能好,在受到外部扰动时电压波动更小,调节时间更短。

分数阶时滞切换网络的全局同步

本文研究一类具有切换拓扑的Reimann-Liouville型分数阶时滞网络的同步问题,其中,时滞和无时滞耦合的结构矩阵不需要是可交换的。利用图论、Kronecker积和共同Lyapunov函数方法,提出了一种有效便捷的方法处理网络的全局同步,给出了一些简单的代数准则。本文所提出的方法可以很好地克服切换拓扑、时延和分数阶微积分带来的困难,数值结果验证了理论方法的有效性。

基于公共Lyapunov函数的一类切换系统H_∞鲁棒控制

针对一类含有参数不确定性的离散时间切换系统,在任意切换的情况下研究了这类系统的H∞鲁棒控制问题,利用公共二次Lyapunov函数法,设计了切换系统的状态反馈控制器。切换系统的不确定性满足一定的匹配条件,所设计的控制器能保证闭环系统鲁棒稳定且具有H∞扰动衰减度。可以通过求解一组线性矩阵不等式获得状态反馈控制器,仿真结果验证了设计方案的有效性。

三阶系统族的共同二次Lyapunov函数

研究了寻找三阶系统族的共同二次Lyapunov函数问题.针对给定的稳定的三阶系统提出了寻找二次Lyapunov函数集的方法,然后获得了三阶系统族具有共同二次Lyapunov函数的充分条件.该充分条件易于构造,从而具有较强的工程实用性.文中实例验证了所得结果的有效性.

关于正切换系统的共同线性copositive Lyapunov函数

研究了正线性系统的共同线性copositive Lyapunov函数。首先,基于几何性质给出了关于一对二阶正线性系统的定理的另一种证明。通过新的证明方法,把结果推广到有限个二阶正线性系统的情况.然后对三阶情况给出了一个结果。最后,对高阶的正线性系统给出了一些结果。

关于线性切换系统的共同Lyapunov函数

研究了离散和连续线性切换系统的共同二次Lyapunov函数.对于系统矩阵为分块上三角或分块下三角矩阵的两种情形,给出了一些关于共同二次Lyapunov函数的性质.

切换广义系统的一类统一Lyapunov函数初探

切换系统作为混杂系统中的重要一类,已经进行了深入广泛的研究.本文通过构造一类统一Lyapunov函数的方法,研究切换线性广义系统的稳定性.首先构造了i∈{1,2}时的一个Lyapunov函数;并证明此Lyapunov函数是切换广义系统的一个统一Lyapunov函数;其次利用相似的构造方法推广到i∈{1,2,…,N}的情况,其中A_i,i∈{1,2,…,N}是状态矩阵且是可交换的;最后,给出了在任意切换律下使得该切换广义系统渐近稳定的充分条件.

切换系统的鲁棒二次公共Lyapunov函数矩阵寻找算法

为了获得不确定线性切换系统稳定性判别的公共二次Lyapunov函数寻找方法,提出了鲁棒公共二次Lyapunov函数的概念,运用矩阵不等式分析,得到了在鲁棒稳定矩阵集对合和不对合的情况下,鲁棒公共二次Lyapunov函数存在的充分性条件以及LMI形式的递推搜寻算法。获得的结果便于计算机实现,对不确定切换系统鲁棒稳定性判别具有一定价值。应用仿真测试验证了其正确性。

基于云边协同架构的海上风电场公共连接点电压控制方法

针对海量风电场大量风电机组无功功率输出波动性带来的公共连接点电压波动问题,提出一种基于云边协同架构的分散式电压控制方法。首先,在云边协同架构中,若干个风电发电机组划分为集群,并在各集群内配置边缘计算设备,由云端控制器统一调控边缘计算设备。然后,在云端控制中心,通过构造Lyapunov泛函推导了参考无功输出功率对电压波动具有H∞影响的最优设定值,生成各风电机组集群的参考无功输出功率。最后,在边缘侧使用基于共识算法的分布式协同调控策略,实现底层各风力发电机组的功率实时控制。基于Simulink的风电场仿真试验结果表明,与传统集中式控制方法以及完全分散式一致性控制方法相比,所提方法的超调量大约在38%,响应速度较长,具有更好的控制性能。

一类切换系统的鲁棒控制

考虑了一类标称系统存在共同Lyapunov函数的非线性不确定切换系统的鲁棒镇定问题·不确定性不满足匹配条件 ,分别设计出了经过状态反馈和输出反馈鲁棒控制器·在不确定项满足一定的限定条件下 ,使不确定闭环系统仍然具有共同Lyapunov函数 ,从而在任意的切换策略下 ,确保闭环系统在其平衡点处是渐近稳定的·最后的仿真说明了文中结论的正确有效性·

一类切换线性广义系统的稳定性

提出了一种新的切换系统即广义切换系统.应用共同Lyapunov函数方法研究切换线性广义系统的稳定性,给出了切换广义系统在任意切换律下都稳定的充分条件,以及构造一类共同Lyapunov函数的方法.最后的数值例子说明了方法的可行性.

一类非线性切换系统的自适应神经动态面控制

针对一类严格反馈型不确定非线性切换系统,提出了一种鲁棒自适应神经动态面跟踪控制方案.该方案在基于共同Lyapunov函数的后推法设计中引入动态面控制(dynamic surface control,DSC)技术,利用径向基神经网络逼近构造的未知共同上界函数,并将滤波器输出导数取代传统中间变量作为神经网络输入,降低了网络输入维度;同时利用Young’s不等式技术有效减少了神经网络控制器的可调参数数目.此外,理论证明了该控制方案可以保证在任意切换下闭环系统所有信号半全局一致终结有界,且跟踪误差在有限时间收敛到零的小邻域内.实验结果表明了所提方法达到了很好的跟踪性能.

一类不确定非线性切换系统的鲁棒容错控制

利用共同Lyapunov函数技术,研究了一类含有结构参数不确定性和未知非线性扰动的非线性切换系统的鲁棒容错控制问题·给出了各个子系统的状态反馈控制器的设计,使得闭环系统对于结构参数不确定性和未知非线性扰动具有鲁棒性,并且在任意切换下保证闭环系统是全局渐近稳定的·同时当系统的执行器失效时,通过预先给定的失效集,使得闭环系统对于所有发生在给定失效集的执行器失效,在任意切换下是全局渐近稳定的·最后用具体的例子验证了本文设计方法的可行性和有效性·

一类离散时间切换混杂系统鲁棒控制

由于切换规则的存在使得切换混杂控制系统的稳定性研究变得极为复杂,如何针对给定的系统设计适当的控制器和切换规则没有统一的方法.本文考虑一类线性不确定离散时间切换混杂系统的鲁棒二次镇定和渐近镇定问题.利用公共李雅普诺夫函数方法和多李雅普诺夫函数方法,分别设计了切换混杂系统鲁棒状态反馈控制器和鲁棒输出反馈控制器,保证了切换混杂系统的二次稳定性和渐近稳定性.仿真结果验证了所提算法的正确有效性.

不确定离散时间切换系统H_∞鲁棒性分析

针对一类具有参数不确定性的离散时间切换系统,在任意切换的情况下研究了这类系统的鲁棒稳定问题和干扰抑制问题.首先利用公共二次Lyapunov函数法得到切换系统鲁棒稳定且具有H∞扰动衰减度的充分条件,并指出这些条件可通过线性矩阵不等式描述;然后基于分段二次Lyapunov函数给出了分析切换系统H∞鲁棒性的另一种方法;最后通过举例说明了所提出两种方法的有效性.

切换线性时滞系统的稳定性判据

考虑了一类切换线性时滞系统的稳定性问题.基于Lyapunov函数方法和矩阵测度的概念,分别给出了切换系统时滞独立以及时滞依赖的渐近稳定性和指数稳定性判据,设计了相应的镇定切换律.最后,通过数值算例验证了所提算法的正确有效性.

输入饱和的一类切换系统神经网络跟踪控制

针对单输入单输出系统研究一种在任意切换下的跟踪控制问题,系统包含未知扰动和输入饱和特性.首先,利用高斯误差函数描述一个连续可导的非对称饱和模型.其次,利用径向基神经网络(Radial basis function neural network,RBF NN)逼近未知的系统动态.最后,基于公共的Lyapunov函数构造状态反馈控制器.设计的控制器避免过多参数调节从而减轻计算负荷.结果展示本文给出的状态反馈控制器可以保证闭环系统的所有信号是半全局一致有界的,并且跟踪误差可收敛到零值小的领域内.最后的仿真结果进一步验证提出方法的有效性.

单输入单输出切换系统的一致标准形及可镇定性

提出单输入单输出非线性切换系统的一致标准形概念,这一概念是非线性系统标准形概念的自然推广.给出了一致标准形存在的几何条件和所需的坐标变换,并利用一致标准形分析了非线性切换系统在任意切换下二次可镇定的条件.仿真算例表明了该方法的有效性.