时滞不确定随机系统基于参数依赖Lyapunov函数的稳定条件

针对一类具有凸多面体参数不确定性的时滞随机系统,研究了其鲁棒稳定性问题.通过引入适当的加权矩阵变量来寻找Leibniz-Newton公式各项之间的关系,从而直接地处理系统中的时滞状态项,避免了常规的应用Leibniz-Newton公式来进行模型变换的间接方法所带来的较大保守性.采用参数依赖Lyapunov函数方法,推导了此类系统鲁棒稳定的时滞相关的充分条件.本文所得条件为线性矩阵不等式形式,便于借助于内点算法进行求解.仿真实例证明了本文所提出的稳定条件具有较低的保守性.

一个新的界实准则的线性矩阵不等式表示

利用描述系统方法对状态空间系统的H∞性能进行分析,得到了一个新的界实准则的线性矩阵不等式表示.该表示所具有的分离结构在分析多面体不确定系统的鲁棒性能时,可以有效地减少分析过程的保守性.与存在的同类结果相比,克服了一些理论和数值计算上的不足.两个数值例子说明了该方法的有效性.

不等式约束M估计的均方误差矩阵和解的改善条件

缺少精确先验时,不等式约束可改善参数估计。针对不等式约束M估计,利用巴哈杜尔线性化原理和凝聚函数方法导出参数估计、残差向量以及观测量平差量线性表达式,进一步导出相应的方差协方差矩阵和均方误差矩阵。线性表达式说明不等式约束M估计通常情况下是有偏的;均方误差矩阵公式表明不等式约束M估计解有可能改善,条件是最大不等式绝对值小于所导出的阈值,阈值由M估计的第一、第二多余参数和与不等式约束有关的多余参数确定。针对正态分布和p范分布确定了Lp估计改善解的具体条件。所导出的公式和结论可用于统计分析和不等式设计。

基于参数相关Lyapunov函数的鲁棒H_2/H_∞控制

研究凸多面体不确定连续系统的鲁棒H_2/H_∞优化控制问题。为降低设计的保守性,提出一种具有参数相关Lyapunov函数的鲁棒H_2/H_∞性能准则。基于该性能准则,推导出鲁棒H2/H∞状态反馈控制器存在的充分条件,并以双线性矩阵不等式(BMI)的形式给出。给出了用于鲁棒H2/H∞控制器优化设计的迭代线性矩阵不等式(ILMI)算法。对某卫星姿态控制系统的仿真结果表明了该方法的有效性。

凸多面体不确定线性系统的新的参数依赖有界实引理

研究了凸多面体不确定线性系统的鲁棒H∞性能问题,通过提高参数依赖线性矩阵不等式关于不确定参数的阶次,给出了线性矩阵不等式描述的鲁棒H∞性能准则,并进一步给出针对不同阶次的线性矩阵不等式表示,比较分析说明了随着阶次的增大,判别条件的保守性逐渐减少.

基于参数依赖Lyapunov方法的Gl2性能分析

通过构造参数依赖Lyapunov函数,研究了线性离散不确定系统的广义l2(Gl2)性能分析问题。所考虑的线性时不变系统参数不确定性具有凸多面体不确定性形式,同时受外部扰动影响。通过引入自由权矩阵和采用线性矩阵不等式技术,给出了保证系统Gl2性能的三个充分性判别条件。通过理论分析,所得结果较已有文献具有更少的保守性。最后,数值算例验证了此方法的可行性和有效性。

不确定离散时滞广义系统的参数依赖稳定条件

研究了一类具有凸多面体不确定性的离散时滞广义系统的鲁棒稳定性问题.基于参数依赖的Lyapunov函数和线性矩阵不等式方法,推导出使系统正则、因果且鲁棒稳定的时滞相关型充分条件.算例验证了本文方法的可行性.

仿射非线性奇异系统的参数自适应控制

研究了一类含有未知参数的仿射非线性奇异系统的自适应控制问题.首先利用Lie导数及Lie括号,对仿射非线性奇异系统进行微分同胚变换,将非线性系统转化为一般线性奇异系统形式;然后基于参数自适应控制方法并结合线性矩阵不等式方法和Lyapunov稳定性理论,设计了自适应调节器方案,并给出系统在自适应调节器方案的作用下,系统在平衡点渐近稳定,参数渐近收敛的充分条件;最后给出数值算例,利用Matlab进行仿真,仿真结果证实了理论结果的有效性和可行性.

不确定随机时滞系统参数依赖的鲁棒稳定性

考虑带有凸多面体不确定性的随机时滞系统的参数依赖的鲁棒稳定性问题。通过构造参数依赖的Lyapunov函数及利用线性矩阵不等式方法,给出随机系统的鲁棒稳定的充分条件。

不确定广义时滞系统的参数依赖指数镇定

研究了具有凸多面体不确定广义时滞系统的时滞相关型指数镇定问题。首先，利用Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式工具，给出了标称的广义时滞系统正则、无脉冲和指数稳定的时滞相关型充分条件。在此基础上，采用参数依赖Lyapunov函数方法，设计了使闭环系统正则、无脉冲和指数稳定的时滞相关型状态反馈控制器，并给出了相应控制器的显式表示。

离散时间线性参数变化系统稳定性分析

考虑离散时间时变线性系统稳定性,其时变的系统矩阵在一个由已知顶点矩阵所构成的多胞体中。通过应用参数依赖Lyapunov函数(涉及参数增量上界),给出一个由线性矩阵不等式(LMI)表述的判据,以判别系统的鲁棒稳定性,用到参数依赖Lyapunov函数及参数增量上界。与二次稳定性及定常参数依赖的Lyapunov函数方法相比较,所得结果不仅把保守性降到一个更低水平,而且作为推论导出文献已有结果。对算例所做的比较计算证实了新方法的优越性。

基于模糊Lyapunov函数的机炉协调跟踪控制器设计

针对火力发电机组具有强非线性,现场运行中存在参数变动等特点,提出了一种基于机炉协调系统的T-S模糊模型进行鲁棒跟踪控制器设计的方法。首先针对一个锅炉—汽轮机模型中存在的非线性项,利用替换拆分方法,并考虑了参数变动因素,建立了系统的T-S模糊不确定参数模型。然后利用并行分配补偿方法设计模糊控制器,基于模糊Lyapunov函数进行控制系统的稳定性分析,借助线性矩阵不等式方法(linear matrix inequalities,LMI)将稳定性判据转换成凸优化问题,得到了宽松的系统保性能稳定跟踪控制率。最后将所设计的控制器用于机炉协调系统的跟踪控制,通过对比验证,证明了所提方法的有效性。

基于混合区域极点配置的航空发动机全包线鲁棒变参数控制器设计

针对航空发动机全包线多变量鲁棒变增益控制器设计问题,提出了一种基于混合区域极点配置的鲁棒变参数控制方法。利用Jacobian方法建立多调度参数下的发动机仿射线性变参数(Linear parameter varying,LPV)模型,用于描述发动机全包线内的非线性动态特性;针对上述LPV模型,采用仿射参数依赖Lyapunov函数设计具有H∞鲁棒性能的状态反馈控制器,给出了控制系统全局稳定性的证明;并利用混合区域极点配置方法,将闭环系统极点配置到左半平面指定位置,以保证控制系统的动态特性及稳定裕度;进而引入凸多胞技术,将参数依赖线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)方程转化为有限维LMI进行控制器求解,并得到了全局解。针对涡扇发动机的仿真结果表明:存在复杂量测噪声干扰条件下,鲁棒变参数控制器可以实现发动机全包线内控制指令的精确跟踪,系统阶跃响应的调节时间不超过1.5s,系统无超调,对控制期望的稳态跟踪误差在0.02%以内,符合发动机控制系统技术要求。

一类参数不确定时滞混沌系统的反馈控制同步

首先利用Lyapunov稳定理论设计了状态反馈控制器,并基于线性矩阵不等式技术给出了实现时滞混沌系统全局渐近同步的充分条件.其次以时滞Chen混沌系统和时滞Lorenz混沌系统为例,根据所给出的定理,求解出线性矩阵不等式的解,并且使时滞Chen混沌系统和时滞Lorenz混沌系统渐近同步.两个例子说明了所设计的控制器实用有效,易于实现并通过仿真证明了该方法的有效性.

具有参数不确定性的长时延网络控制系统研究

针对具有参数不确定性的长时延网络控制系统,提出了系统的建模方法,并且分析和讨论了系统的稳定性和控制器设计方法。当假设网络控制系统的传感机构为时间驱动,执行机构与控制器为事件驱动,被控对象具有参数不确定性以及网络诱导时延具有时变、不确定和大于单位采样周期的特点时,运用矩阵分析理论,将广义网络被控对象建模为一类含有不确定项的线性离散系统。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,分析了闭环系统渐近稳定的充分条件,并推导出系统的控制器设计方案。仿真结果表明稳定判据的可行性与控制器设计的有效性。

涡扇发动机变参数鲁棒H∞滤波器设计

针对存在建模误差及测量噪声干扰条件下的涡扇发动机性能参数估计问题,标准卡尔曼滤波及其改进算法滤波估计误差收敛速度慢,滤波估计精度低,对不确定测量噪声及建模误差较为敏感,为此本文提出了一种变参数鲁棒H∞滤波器设计方法。该方法采用仿射参数依赖Lyapunov函数设计满足H∞性能指标要求的鲁棒滤波器,通过引入凸多胞技术,将参数依赖线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)中变参数Lyapunov矩阵与系统系数矩阵之间耦合乘积导致的非凸优化问题,转化为常规LMI约束下的凸优化问题进行求解,降低了线性变参数(Linear Parameter Varying,LPV)鲁棒滤波器设计的保守性,得到了全局解。针对涡扇发动机的仿真结果表明:与扩展卡尔曼滤波器对比,采用该方法设计的滤波器具有较快的动态跟踪速度和较高的滤波精度,ΔFn的稳态估计误差不大于0.1%,ΔFn的相对估计误差不大于2.5%,同时对建模误差和测量噪声干扰具有较强的抑制能力。

参数摄动混杂离散系统的鲁棒稳定性

采用线性矩阵不等式 (LMI)方法研究离散事件状态转移条件为状态依赖的参数摄动线性混杂离散系统的鲁棒稳定性问题 ,提出此类系统全局鲁棒渐近稳定性判定定理 ,基于分段Lyapunov函数给出了一般混杂离散系统在Lyapunov意义下局部稳定的判定定理 ,该定理可将线性混杂离散系统的稳定性问题转化为LMI问题 ,在此基础上提出了参数摄动线性混杂离散系统在Lyapunov意义下局部鲁棒稳定的充分条件 .

基于Lyapunov函数的不确定模糊控制系统设计

研究一类不确定T-S模糊系统的稳定性问题,考虑了平行与非平行分配补偿控制器的设计,并把线性矩阵不等式方法运用到了非平行分配补偿控制器中。基于Lyapunov函数把系统稳定的充分条件延伸到了不确定模糊控制系统。最后通过数值实例说明了本结论的有效性。

基于模糊Lyapunov函数的模糊不确定系统保性能控制

将模糊Lyapunov稳定性理论引入到一类具有参数不确定的Takagi-Sugeno(T-S)模糊系统的分析与设计中。通过构造模糊系统的模糊Lyapunov函数,采用状态反馈的并行分布补偿(PDC)结构,给出了T-S模糊系统渐近稳定的充分条件,并以线性矩阵不等式的形式给出了系统保性能控制器的参数化设计方法。将提出的方法应用于混沌系统进行仿真,仿真结果表明该方法的有效性。

分布参数系统源控制系统设计

针对一类分布参数系统(Distributed parameter system,DPS),提出了源控制方法.将构成分布参数系统的空间分成若干分,每份为一个节点,在所有的节点中,将能产生量变源头的节点定义为源节点,跟随源节点变化的节点为跟随节点,以此构建分布参数系统模型.对于源节点,根据经验函数结合反馈偏差调节设计控制器,对跟随节点考虑源节点控制的逸散作用控制.利用Lyapunov稳定性理论并结合线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)处理方法,得出了分布式参数系统稳定源控制器存在的充分条件.最后结合所给条件,给出一个数值仿真说明其有效性.