具有执行器故障的时滞切换系统动态输出控制研究

本文研究一类具有执行器故障的离散时间时滞切换系统的几乎必然指数稳定问题,充分考虑部分子模态的执行器完全故障情况与切换概率对系统的影响,设计一类新颖的动态输出反馈控制器使得执行器未失效的模态是稳定的.通过构建新颖的多Lyapunov函数,给出了所考虑切换系统实现几乎必然指数稳定的充分判据.此外,还给出在动态输出反馈控制器中控制增益的设计算法,所得判据均以LMI形式给出,易于通过Matlab中的工具箱进行验证.最后,通过数值算例和仿真结果验证了相关结论的可行性和有效性.

满足H_∞,区域极点和方差指标约束的动态输出反馈控制研究

根据满意控制的思想 ,设计动态输出反馈控制器参数 ,使连续线性随机系统满足预先给定的H∞ 指标、扇形区域极点指标和协方差上界指标 ,以保证系统具有期望的性能。首先建立一个使闭环系统满足扇形区域极点指标的充分条件 ,然后利用线性矩阵不等式方法 ,将上述 3类指标约束的动态输出反馈控制器设计问题转化成一组 L MI的可行解问题 ,后者可借助 Matlab- L MI工具箱进行有效求解。

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.

不确定广义系统动态输出反馈鲁棒H_∞控制器设计

在 E确定其他系数矩阵均存在不确定性情况下 ,基于线性矩阵不等式给出系统的动态输出反馈鲁棒 H∞ 控制器设计方法。所得的控制律保证闭环系统对所有允许的不确定性是正则、稳定、无脉冲的且满足给定的 H∞ 性能指标。算例说明了该控制器设计方法的有效性。

关联时滞大系统的H_∞动态输出反馈控制——LMI方法

基于线性矩阵不等式方法 ,针对具有N×N个任意未知常时滞的线性连续大系统 ,给出了整个关联时滞大系统的H∞ 动态输出反馈控制器存在的充分条件和设计方法 .由该方法设计出的控制器不但使闭环系统渐近稳定而且保证闭环系统从扰动输入到被控输出的传递函数的H∞ 范数小于给定的常数γ .

不确定脉冲系统的动态输出反馈H_∞控制

研究了不确定脉冲系统动态输出反馈H_∞控制问题.考虑了两类脉冲形式:一类脉冲是扰动型的,一类脉冲是稳定型的.对每类脉冲系统,给出了鲁棒稳定性和具有有限L_2增益的充分条件.并在此基础上,基于线性矩阵不等式,得到了H_∞动态输出反馈控制器存在的充分条件.最后,数值例子说明了本文结果的有效性.

随机丢包时延网络控制系统动态输出反馈控制

针对传感器与控制器、控制器与执行器之间具有随机丢包和时延的网络控制系统,研究统一建模及动态输出反馈控制问题.采用多个马尔可夫链分别描述前向通道和反馈通道的随机丢包与时延过程,将闭环网络控制系统建模成具有多个模态的马尔可夫随机跳变系统.利用增广矩阵技术和李雅普诺夫方法得到闭环系统随机稳定的充分条件,给出动态输出反馈控制器的设计方法.通过倒立摆系统验证动态反馈控制的有效性.

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.

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.

通信受限下T-S模糊网络控制系统L_(1)动态输出反馈控制

针对通信受限的非线性网络控制系统,为兼顾系统性能和节约利用网络资源,引入事件触发通信机制(ETCM),利用时延建模方法和并行分布补偿(PDC)技术,将连续控制系统建模为一个采样数据误差依赖的非线性网络化系统模型;构建保守性低的时滞依赖和模糊基依赖的Lyapunov-Krasovskii泛函,给出增广系统稳定性和鲁棒性结果,得到鲁棒控制器存在的充分条件,提出一种基于线性矩阵不等式(LMIs)的事件触发参数,以及全局模糊L 1动态输出反馈控制器参数的协同设计方法。采用永磁同步电动机模型仿真验证,结果表明该设计方法可减少网络资源占用,达到闭环控制系统的性能要求。

双端动态事件触发下信息物理系统输出反馈H_(∞)控制

研究了具有双端动态事件触发策略的信息物理系统动态输出反馈H_(∞)控制问题.首先,将闭环系统建模为具有两个区间时变延迟的线性系统,分别在传感器-控制器和控制器-执行器信道的事件触发策略中引入内部动态变量,建立异步动态事件触发策略的通信机制,通过扩大事件间隔来减少信道中的数据传输量.其次,为了保证闭环系统的稳定性,利用Lyapunov-Krasovskii泛函的方法,推导得出满足系统H_(∞)性能的渐近稳定性判据;基于这一稳定判据,实现了动态输出反馈控制器和动态事件触发策略的协同设计.此外,证明了事件触发策略下最小触发时间间隔正标量下界,从而排除了Zone现象.最后,用卫星系统的例子说明了所提策略的有效性.

一类连续非线性系统的动态输出反馈H_∞控制器设计

针对一类具有非线性不确定性的连续非线性系统研究了动态输出反馈H∞控制器的设计问题.所设计的控制器不仅使得闭环系统渐近稳定,而且满足H∞性能要求.提出了一种基于S-过程解决该类非线性不确定性的设计方法.基于李亚普诺夫稳定性和线性矩阵不等式技术给出了控制器存在的充分条件,并利用基于线性矩阵不等式的凸优化方法求解控制器.最后,通过一个仿真例子验证所提方法的有效性.

虚假数据注入攻击下信息物理系统动态输出反馈控制

针对受到虚假数据注入攻击的信息物理系统安全控制问题,将虚假数据注入攻击作为一类特殊的外部扰动,提出了一种具有攻击防御能力的H_(∞)动态输出反馈控制策略.首先,考虑虚假数据注入攻击对测量通道与随机时延对通信网络的影响,建立了一类具有网络攻击、随机时延和外部扰动等多种约束的闭环系统模型;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论推导出攻击下闭环系统渐近稳定的充分条件,并基于线性矩阵不等式技术给出了H_(∞)动态输出反馈控制器的设计方法;最后通过一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.

双端事件触发机制下离散不确定Markov跳变系统动态输出反馈H_(∞)控制

为弥补单端事件触发机制未考虑控制器与执行器间网络资源不足的限制,利用两个相互独立的事件触发器构建双端事件触发机制,针对离散不确定Markov跳变系统设计一种动态输出反馈控制器,结合双端事件触发条件建立网络化控制系统。然后,根据线性不等式技术推导出闭环控制系统随机稳定且满足H_(∞)性能指标的充分条件,利用奇异值分解法得到动态输出反馈控制器参数。最后,在系统具有双模态跳变情况下给出仿真算例,体现出所设计方案的有效性。

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。

随机重复过程的鲁棒L_2-L_∞动态输出反馈控制

应用Lyapunov函数及线性矩阵不等式技术研究了随机重复过程的鲁棒L2-L∞动态输出反馈控制问题,目的是设计一个全阶控制器使随机重复过程均方渐近稳定。给出鲁棒L2-L∞全阶控制器存在的充分条件,并将控制器的设计转化为一个凸优化的求解问题。所设计的控制器能够保证相对于所有能量有界的外界扰动信号,重复过程的L2-L∞性能指标小于一定值γ。仿真实例证实了该设计方法的有效性。

一种网络化控制系统的鲁棒H_∞动态输出反馈控制

对于存在网络诱导控制时延和输出时延的网络化控制系统,在离散域内给出了网络化控制系统的一种时延相关的动态输出反馈控制方法.针对无扰动和有扰动的系统,分别基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,推导出闭环系统稳定的充分条件,并给出了鲁棒最优和次优控制律的设计方法.仿真结果表明,所提出方法能实现稳定控制和有效的干扰抑制作用.

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.

冷带轧机厚控系统自适应鲁棒输出反馈动态控制器设计

冷带轧机厚控系统可被认为是一个受外界干扰的线性不确定时滞系统.本文首先设计了标称系统下的鲁棒输出反馈动态控制器,以改善闭环系统的动静态性能;其次,在系统不需要满足不确定性匹配条件的情况下,将参数和外部扰动不确定性综合考虑,应用Lyapunov稳定性理论设计了系统不确定性上界参数的自适应估计器和系统的自适应控制器,保证了闭环系统的渐近稳定性,减小了设计的保守性;两者结合实现了板带出口厚度的有效控制.最后通过一个仿真实例说明本文所提出的自适应鲁棒控制器的有效性.

随机马尔可夫跳变系统的弹性动态输出反馈控制

本文讨论了随机噪声影响下马尔可夫跳变系统的弹性动态输出反馈控制问题.在系统随机干扰和控制输入扰动的情况下,设计的弹性控制器可以确保闭环系统的依概率渐近稳定性.通过运用随机微分方程理论和线性矩阵不等式技术对系统进行稳定性分析,获得了系统依概率渐近稳定的充分条件和控制器增益.最后通过数值算例和直升机系统仿真验证了所提弹性动态输出反馈控制方法的有效性.