基于动态反馈控制器的网络控制系统的稳定性分析

考虑实际模型的不确定性,针对一类具有不确定线性参数的网络控制系统,给出具有网络诱导时延及不确定线性参数的被控对象模型,设计其动态反馈控制器,建立基于动态反馈控制器的网络控制系统闭环模型.采用Lyapunov方法,给出保证该系统稳定的最大允许时延上界.仿真结果表明系统模型及控制器设计的合理性,所得最大允许时延上界保守性更弱.

一种带有动态输出反馈控制器的网络控制系统的Markov跳变模型

对于网络控制系统(Networked control systems,NCS)中的随机延迟时变有界,其上界大于一个采样周期的情况,建立了带有动态输出反馈控制器的连续时间系统模型.以此为基础,应用连续时间系统模型离散化与增广状态空间方法,建立了受控于有限状态Markov链的离散时间跳变系统模型.在该系统的稳定性控制器设计中,给出了一种求内点法的初始可行解的方法,从而解决了所建模型的可解性问题.理论分析和车载倒立摆上的仿真计算表明,由上述模型与改进算法所给出的动态输出反馈控制器能使系统稳定.

网络化控制系统连续动态输出反馈控制器设计

研究一类网络化控制系统的连续动态输出反馈控制器的设计问题.假设网络化控制系统的被控对象为一个定常时滞系统,其网络诱导时滞是随机的且小于一个采样周期的情况下,将此类网络化控制系统模型化为一个混合系统.然后采用李亚普诺夫函数、线性矩阵不等式的方法推导出了该网络化控制系统渐近稳定的充分条件.根据此充分条件,给定一个等式约束,然后通过求解一组线性矩阵不等式,获得了连续动态输出反馈镇定控制器.最后给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的.

模糊非脆弱动态输出反馈H_∞控制器设计

本文考虑受有限字长影响的离散时间模糊系统的非脆弱H∞控制问题.假定所设计的控制器具有加性区间型增益变量,该增益变量反映了控制器数字执行过程中有限字长的影响.区间型增益变量导致控制器设计具有数值计算问题,而模糊性质的引入进一步增加了控制器设计的复杂性,使问题变得更具有挑战性.本文采用结构的顶点分离器方法来解决数值计算问题,从而给出一个基于线性矩阵不等式的模糊非脆弱H∞控制器设计的两步算法.该设计结果保证闭环系统渐进稳定并具有指定的H∞性能指标.最后给出一个数值例子验证所提出方法的有效性.

基于动态输出反馈控制器的变时滞Lurie不确定系统的鲁棒H_∞控制

对于一类具有变时滞的Lurie不确定系统,利用Lyapunov-Krasovskii泛函、矩阵不等式方法、变量替换法和Schur补引理分析该系统的动态输出反馈鲁棒H_∞控制器的设计问题,使得该系统具有渐近稳定性和H_∞性能,并且给出了动态输出反馈H_∞控制器的参数化表示.通过数值例子验证了所得结论的可行性.

基于动态输出反馈控制器的时滞Lurie控制系统的H_2/H_∞混合控制

对于一类时滞Lurie控制系统,利用Lyapunov-Krasovsklii泛函、线性矩阵不等式(LMI)方法、变量替换法和Schur补引理研究了该系统的动态输出反馈H_2/H_∞混合控制的分析与设计方法,给出了该系统是渐近稳定的,具有H_∞性能、H_2性能和动态输出反馈H_2/H_∞混合控制器存在的一个充分条件,并通过数值例子验证了所提设计方法和所得结论的正确性.

浅谈一类带有时滞线性切换系统的鲁棒二次镇定性——运用动态输出反馈控制器

在实际的工程控制中,频繁地出现一类带有时滞的线性切换系统,涉及领域广泛,对系统的稳定性等性能有着一定的影响.考虑到切换系统的控制问题时,一个理想的环境是切换的控制器与系统的切换状态同步,所以,考虑一个系统的线性状态反馈鲁棒二次镇定方法也变得非常重要.

基于动态输出反馈的时滞T-S模糊系统无源可靠控制

目的研究一类时滞T-S模糊系统执行器部件发生故障情况下动态输出反馈的无源可靠控制问题.方法运用Lyapunov稳定性理论、故障替换和线性矩阵不等式(LMI)方法研究了时滞T-S模糊系统的无源可靠控制.结果给出了动态输出反馈无源可靠控制器存在的充分条件,给出了控制器的设计方法,通过求解线性矩阵不等式可以获得输出反馈控制器的系数矩阵.结论采用所设计的可靠控制器,在执行器部件出现故障或状态不完全可测时,均能保证闭环时滞T-S模糊系统鲁棒稳定,保持原有的无源性能指标.最后通过求解数值算例,绘制出闭环模糊系统状态响应曲线,验证了所设计方法的有效性.

具有随机时延和丢包的网络化离散系统的动态输出反馈H_∞控制

针对前向通道和反馈通道均存在随机时延和丢包现象的网络控制系统(NCSs),研究了关于离散时域下鲁棒H∞控制器的设计问题。采用伯努利分布描述随机时延和丢包现象,将闭环NCSs建模为随机参数系统。根据Lyapunov稳定性理论和增广状态空间法,得到闭环NCSs均方指数稳定的H∞性能判据;利用LMI技术和锥补线性化算法,给出动态输出反馈控制器的设计方法。最后,把这种方法应用于搅拌斧反应器中,仿真验证了所提控制器设计方法的有效性。

具内部输入时滞控制及输入分布时滞Timoshenko梁的动态反馈镇定

基于动态反馈控制器处理边界时滞控制系统的方法,本文考虑了具有内部局部输入时滞控制和输入分布时滞控制的Timoshenko梁的指数稳定性.我们设计了一种新的动态反馈控制律来镇定该系统,并证明了原系统是指数稳定的.

不确定模糊系统的H_∞鲁棒动态输出反馈控制

研究不确定T-S模糊系统的H∞鲁棒控制问题,选取全局动态输出反馈控制器,得到系统稳定的充分条件。在此基础上,为方便运用计算机进行求解,对矩阵进行非奇异分解,将条件转化为求解线性矩阵不等式的问题,并进一步通过变量之间的关系求得动态输出反馈控制器的待确定矩阵。选取了全局动态输出反馈控制器来研究不确定模糊系统的稳定性,并考虑了加入外界干扰后,系统满足H∞鲁棒控制性能。最后的数值算例说明方法的可行性与有效性。

基于LMI的EPS干扰抑制控制器的设计

电动助力转向(EPS)系统工作过程中存在量测噪声、非线性摩擦和路面扰动。为抑制这些干扰因素对EPS系统和汽车操纵稳定性的影响,建立了EPS非线性动力学模型。引入H∞控制算法,并结合线性矩阵不等式(LMIs)方法设计了最优H∞动态反馈控制器,采用三自由度整车模型进行控制器的仿真验证。仿真分析结果表明,在所设计的控制器的作用下,路面扰动对汽车质心侧偏角和横摆角速度的影响分别减少了63.4%和68.7%。

基于内模控制的直流电机速度控制器设计

为了提高直流电机速度控制精度和消除负载转矩扰动对系统性能的影响,应用线性鲁棒调节输出理论,引入内模原理设计出动态状态反馈控制器。在MATLAB/Simulink仿真并搭建模块验证其算法的有效性,实验证明,在电机参数微小摄动的情况下,能够满足速度跟踪和干扰抑制,体现出直流电机控制系统的参数鲁棒性。

参数不确定系统基于输出反馈的H∞控制和二次稳定性研究

针对线性系统的时变范数边界参数不确定问题和外部干扰问题进行了研究,设计了能使闭环控制系统二次稳定的线性动态输出反馈控制器,并对于所有的允许不确定参数达到了规定程度的扰动衰减,获得了上述问题与标定H∞控制问题的等效性,仿真结果表明,所提出的控制器的设计方法与原有方法相比对不确定参数具有更好的鲁棒性。

具有时滞和丢包的网络化控制系统稳定性分析

将数据包丢失看成一种特殊的时延,研究了同时具有网络诱导时延和数据包丢失的网络化控制系统的稳定性问题.采用动态反馈控制器稳定系统并提高系统的动态性能,得到了总时滞(包括传感器与控制器之间的时滞,控制器与执行器之间的时滞)的表达式,建立了网络化控制系统模型,证明了系统的稳定性判定定理.仿真结果表明了该方法的有效性.

一种基于通信网络的车队控制方法

建立考虑车队间通讯网络影响的混合车队纵向控制模型.所得车队模型结合车队与通讯网络,可在很大程度上完善现有车队控制系统模型.利用李亚普诺夫方法和线性矩阵不等式LMI方法提出可保证车队稳定性的条件和相应的动态输出反馈控制算法.同时,获得可保证使车队稳定的丢包概率上限值.仿真试验表明,获得的控制方法不但可实现车队的稳定运行控制,而且比现有未考虑网络丢包的PID控制方法的车队控制效果得到较大改善.

时滞复杂网络系统的保性能控制

具有复杂网络特性的系统广泛存在于自然界与人类社会中,考虑到该类系统的信息在传输过程中存在的时滞现象,研究具有时滞的复杂网络系统保性能控制问题。对该系统设计动态反馈控制器,构造保性能函数,利用Lyapunov-krasovskii稳定性理论,结合矩阵不等式的凸优化问题处理方法,得出具有时滞性复杂网络系统保性能控制器存在的充分条件,同时给出求解最小上限的二次保性能函数的方法。设计的动态反馈控制器不仅能使系统渐近稳定,而且同时可使系统的性能指标满足一定的要求,而对已给定保性能上界的系统,控制器参数可在满足定理条件下计算得到。最后给出数值仿真示例证明其有效性。

广义离散系统保D-稳定的动态输出反馈H_∞控制器设计

提出一种保证广义离散系统D-稳定性的严格真动态输出反馈H_∞控制器设计方法.首先,给出保证广义离散系统正则、因果、D-稳定且从干扰到控制输出的传递函数满足H_∞范数约束的充分条件.在此条件下,通过构造辅助广义系统,用两组矩阵不等式给出了控制器存在的充分条件,使得闭环系统是正则、因果、D-稳定且满足H_∞范数约束、并给出控制器的解析表达式.同时,也给出了广义离散系统状态反馈H_∞控制器的一种设计方法.控制器可解性条件由系统的系数矩阵来表达,设计过程不需要系统矩阵分解,可避免因矩阵分解而产生的数值问题.

具有时延和丢包的不确定性NCS的稳定性

研究了同时具有网络时延和数据丢包的不确定网络化控制系统的稳定性。将数据丢失看成一种特殊的时延,利用动态反馈控制器设计提高系统的动态性能,得到了总时滞(包括传感器与控制器之间的时滞,控制器与执行器之间的时滞)的表达式,建立了不确定网络化控制系统模型。通过构造李亚普诺夫函数,采用线性矩阵不等式技巧,给出了系统稳定的判定定理。仿真结果表明了该方法的有效性。

一类切换系统的异步时滞动态反馈指数镇定

本文研究了一类切换系统在异步动态状态时滞反馈控制器下的指数镇定问题.文中通过将平均驻留时间方法和自由权矩阵技术相结合,得到了满足异步平均驻留时间条件指数镇定的充分条件,使闭环系统在异步切换下达到指数稳定.最后,用一个数值例子验证所提出方法的有效性.