Regional pole assignment for uncertain delta-operator systems

The pole assignment in a specified disk by state feedback for uncertain delta-operator systems is studied. By making use of algebra Riccati equations, a sufficient and necessary condition of pole assignment for a kind of parameter uncertain delta-operator system in a specified disk by state feedback is presented. And the design method of state feedback controller is also developed. The proposed method can unify some previous related results of continuous and discrete time systems into the delta framework. The efficiency of the design method is illustrated by a numerical example.

自适应比例–积分H_(2)滑模观测器设计

传统的龙伯格观测器的观测精度极易受到未知外部扰动的影响.为了解决这个问题,本文设计了一种基于径向基神经网络的自适应比例–积分H2滑模观测器,实现了参数不确定性和外部扰动下非线性系统的鲁棒确切估计.首先,利用径向基神经网络自适应逼近系统模型的复杂非线性项;其次,设计基于误差的线性滑模面,将比例–积分滑模项注入观测器中,使得滑模动态在有限时间内收敛于滑模面,实现对外部扰动和系统模型非线性的完全补偿;最后,基于H2次优控制和区域极点配置,提出观测器参数自整定方法.通过对单连杆机器人的仿真结果表明,该方法能够保证非线性系统具有较好的鲁棒性和自适应性.

基于Gridsearch-SVM梯形区域极点分类的故障诊断

针对一类线性定常系统,基于梯形区域极点配置,给出了执行器部件故障诊断的一种方法。首先,利用极点观测器,通过测量系统的状态,得到极点的动态信息;其次,根据模拟各通道执行器故障,实时采集闭环系统的极点信息,形成极点分类数据库;最后,利用支持向量机算法(Support Vector Machine,SVM)根据不同通道发生故障时极点所处位置不同,设计极点分类器,对极点进行分类,实现对系统的故障诊断。针对SVM中惩罚因子和核宽度系数需要依靠先验知识的缺陷,采用Grid search优化其参数,缩小寻优范围。仿真结果表明设计方案的可行性以及故障诊断的有效性。

Delta算子系统圆形区域极点配置的鲁棒性

研究 Delta算子描述的线性不确定离散系统圆形区域极点配置的鲁棒分析和鲁棒综合问题。基于 L yapunov稳定性理论 ,提出 Delta算子系统在区域极点约束下具有性能鲁棒性的判别条件及状态反馈设计方法 ,并将连续与离散系统的有关结果统一到 Delta算子框架中。

四轮独立转向电动汽车转向控制方法

本文中对四轮独立转向电动汽车的转向控制方法进行研究。首先,基于前轮转向车辆的理想横摆角速度模型,建立四轮独立转向2自由度动力学模型。接着,以四轮侧偏角之和绝对值最小化作为优化目标函数,以质心侧偏角为零和理想横摆角速度作为约束条件,采用线型优化算法求解系统前馈控制器。再以轮胎侧偏角和横摆转矩为输入建立线性控制模型,运用最优区域极点配置方法设计反馈控制器。最后,建立人-车-路闭环仿真系统,分别进行双移线道路仿真实验和对开路面上的行驶仿真实验。结果表明,控制器能根据路面附着情况分配各轮转角,保证车辆跟踪理想状态。实车双移线实验进一步验证了控制器对车辆理想状态良好的跟踪精度。

Delta算子系统D稳定鲁棒容错控制

研究了Delta算子描述的线性系统基于圆形区域极点配置的鲁棒容错控制(定义作D稳定鲁棒容错控制)问题·利用线性矩阵不等式,给出了Delta算子描述的标称线性系统通过状态反馈实现D稳定容错控制的两个充分条件和D稳定容错控制器的设计方法·利用代数Riccati方程,给出了Delta算子描述的不确定线性系统D稳定鲁棒容错控制的充分条件和D稳定鲁棒容错控制器的设计方法·将连续与离散系统有关该问题的结果统一到了Delta算子框架中·

满意估计下的多指标相容性研究

针对一类线性随机系统 ,研究区域极点指标、H∞ 指标、误差方差指标约束下的满意估计问题。首先对问题的可解性即约束指标的相容性进行分析 ,利用线性矩阵不等式 (LMI)方法 ,对给定的区域极点指标 ,得到一个与之相容的较小H∞ 指标 ;进而在相容极点和H∞ 指标约束下 ,得到一个与它们相容的较小误差方差指标 ;然后 ,对相容的 3类约束指标 ,给出一个求解满意估计增益的基于LMI的方法 。

基于区域极点配置的电力系统低频振荡均匀阻尼控制

提出了电力系统低频振荡的均匀阻尼控制方法。首先分析了电力系统的阻尼特性和实现均匀阻尼控制的条件;然后利用均匀阻尼思想,以系统振荡模式阻尼均匀为目标,提出利用区域极点配置方法设计发电机附加励磁控制器以实现低频振荡的均匀阻尼控制,由于同时配置多个极点到垂直条状区域中,所以避免了控制器对其他振荡模式阻尼的过度削弱,达到了多机系统的协调控制;最后以IEEE4机11节点和新英格兰10机系统为例,并与精确极点配置法进行比较。仿真结果说明了此控制方法的有效性和鲁棒性,为电力系统低频振荡的抑制提供了新思路。

基于输出反馈和区域极点配置的电力系统阻尼控制器研究

提出了利用区域极点配置法设计电力系统阻尼控制器,以实现低频振荡的近似均匀阻尼控制。首先分析了电力系统的阻尼特性和阻尼控制器抑制低频振荡的本质,得出实现均匀阻尼控制的条件,然后根据参与因子的大小,确定控制器的安装位置,最后利用均匀阻尼思想及广域测量信号,将低频振荡的控制转化为发电机阻尼控制器的区域极点配置问题。由于在设计的过程中考虑了所有控制器对振荡模式的影响,因此达到了多机系统的协调控制,避免了控制器对其他振荡模式阻尼的过度削弱。以IEEE 4机11节点系统为例,在多运行方式下与传统电力系统稳定器进行了仿真对比分析,说明了此方法的有效性和鲁棒性,为电力系统低频振荡的协调控制提供了新思路。

直流变换器的区域极点配置鲁棒PID控制算法

为提高直流变换器对干扰及不确定因素的鲁棒性,提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒PID控制器算法.PID控制器的参数应用区域极点配置(RPA)的方法来整定.考虑受控系统需对干扰具有鲁棒性,将PID控制和H_∞控制相结合,以LMI形式给出H_∞PID控制器的可解性条件.设计的控制器使得闭环系统满足闭环极点分布在指定区域内以获得期望的动态特性,以及对外部噪声的抑制具有最大H_∞鲁棒性能界.此外,该控制器设计方法也可应用于参数不确定的多胞型直流变换器系统.Buck变换器的确定和不确定系统的仿真实验验证了该控制算法的正确性和有效性.

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。

飞行器不确定系统鲁棒D-稳定控制分配策略

为降低建模误差及外部扰动对飞行器多变量不确定系统的影响,提出了一种闭环系统鲁棒D-稳定的动态混合控制分配策略。飞控系统采用模块化的设计思想,利用线性矩阵不等式方法设计了基于虚拟控制指令的鲁棒D-稳定输出反馈控制律;建立了多目标混合优化控制分配模型,推导并证明了该模型的等价实现形式,用于将虚拟控制指令协调分配到各个操纵面。仿真结果表明,该策略能够综合考虑各操纵面不同的物理约束和控制效能,具有较好的鲁棒性能。

一类不确定线性系统鲁棒状态估计器设计

本文对一类不确定线性系统给出了一种鲁棒状态估计器设计方法．其主要思想是对允许的系统扰动，通过设计估计器参数矩阵使增广系统的极点位于左半复平面指定圆形区内或指定直线的左侧，且稳态误差协方差阵不超过给定上限．给出了鲁棒估计器存在条件及其解的一般表达式．

基于特征结构配置的倒立摆控制系统设计

研究倒立摆优化控制问题,针对多变量、非线性、强耦合的倒立摆系统存在不稳定性的特点,在控制系统设计中建立倒立摆系统的非线性数学模型,并在平衡点附近将其进行线性化后得到线性化模型。考虑到外部干扰,进一步得到倒立摆系统的干扰线性化模型。为保证从扰动到倒立摆系统输出的H∞范数满足期望的抑制水平和闭环区域极点约束的条件下,应用特征结构配置算法,建立了状态反馈控制器设计的优化数学模型,并通过Matlab工具箱进行仿真,求得优化解。结果证明,所提出的方法是有效的。

区域极点配置的状态反馈控制在高柔结构中的应用

AMD控制系统中被控结构一般采用简化的计算模型,导致不确定性因素的存在,包括高柔结构的质量以及刚度的偏差,将影响控制器设计的准确性,而发展高柔结构的鲁棒AMD控制策略对土木工程的结构振动控制具有重要的理论价值和工程应用前景。基于区域极点配置算法设计了相应的鲁棒AMD控制器,在控制增益的计算过程中考虑不确定结构参数对计算模型精度的不利影响,以此提高了系统的稳定性。以10层结构为数值分析对象,以控制效果、AMD控制参数为指标,将所提出的控制器与基于经典极点配置算法的常规控制器进行性能对比,分析结果表明:对于含有较大不确定性的结构模型,所提出的控制方法具有更良好的控制效果以及稳定的控制参数;最后以4层框架试验模型的AMD控制系统为实例,验证上述数值分析结论的正确性。

Delta算子系统D稳定鲁棒状态观测器的设计方法

研究了Delta算子描述的线性不确定系统基于圆形区域极点配置的状态观测器(定义作D稳定鲁棒状态观测器)的设计问题·利用离散的Delta算子代数Ricatti方程,给出了一类参数不确定Delta算子系统D稳定鲁棒状态观测器存在的一个充要条件及其设计方法,这一表述,有利于进行理论推导·为便于计算将这一结果转化成线性矩阵不等式·所设计的D稳定鲁棒状态观测器具有很好的鲁棒性,并将连续与离散系统有关该问题的结果统一到了Delta算子框架中·

不确定广义系统的圆形区域极点配置

考虑不确定连续或离散广义系统的圆形区域极点配置问题，目的是设计状态反馈控制律，使得闭环系统正则，无脉冲（连续广义系统情形）或因果（离散广义系统情形），且闭环极点位于一给定的圆形区域内．给出了所期望的状态反馈控制律存在的充分条件及其解析表达式．

基于区域极点配置的不确定线性系统可靠跟踪控制

针对一类不确定性不满足匹配条件的不确定线性系统．提出了考虑执行器故障的可靠跟踪控制器的设计方法。在更一般、更实际的执行器故障模型的基础上,根据区域极点配置理论．给出了系统输出信号渐近跟踪参考输入信号的可靠跟踪控制器存在的充分条件。通过求解线性矩阵不等式(LMI)完成状态反馈可靠控制器的设计．从而使系统的输出信号不仅能稳定地跟踪参考输入信号．而且能满足要求的动态特性。最后,利用仿真实例验证了本文设计方法的可行性。

区域极点指标约束下的优化可靠保性能控制

利用矩阵不等式和LMI方法,研究了一类传感器故障下的不确定离散系统在闭环区域极点指标约束下的鲁棒优化可靠保性能控制问题。分析了故障闭环系统满足区域极点约束和具有较优的保性能上界的充分条件,给出的保性能函数指标上界优于已有的结果。得到了使故障闭环系统满足上述性能约束的可靠状态反馈控制器设计方法。最后通过仿真示例证明了本文方法的有效性。

Delta算子系统D稳定容错控制

研究了Delta算子描述的线性系统基于圆形区域极点配置的容错控制问题.分别利用矩阵奇异值和代数Riccati方程给出了该系统利用状态反馈实现D稳定容错控制的两个充分条件,进而给出了D稳定容错控制器的设计方法,将连续与离散系统的有关结果统一到了Delta算子框架中.