纯量反馈系统稳定零极近似相消的积分约束(英文)

导出了单输入单输出反馈控制系统误差响应基于名义系统稳定的零、极点近似相消的时间域积分约束 ,此积分约束是任何反馈控制系统均应满足的 .这一约束给出了单输入单输出反馈系统固有折中的新的观点 .名义系统稳定的零、极点近似相消的存在导致反馈控制系统的调节时间延长或者误差响应的无穷范数变大 .因此 ,在反馈控制系统设计中 ,尽量避免补偿器的零、极点与名义系统的极、零点近似相消 (即使这些零、极点是稳定的 )

多变量反馈系统稳定零极近似相消的积分约束

导出了多变量反馈控制系统接近于虚轴的稳定零点与补偿器的稳定极点近似相消时,其误差响应的时间域积分约束。这一约束给出了多变量反馈系统固有折中的新的观点。名义系统接近于虚轴的稳定零点与补偿器的稳定极点近似相消导致反馈控制系统的调节时间延长或者误差响应的无穷范数变大。因此,在反馈控制系统设计中,尽量避免补偿器的极、零点与名义系统的零、极点近似相消(即使这些零、极点是稳定的)。同时讨论了名义系统稳定零点与补偿器的稳定极点近似相消时闭环系统对抗干扰能力的影响。

一种积分约束的波束形成器

为了克服多点约束的波束形成不仅会占用较多的权矢量自由度,而且抑制干扰的性能不稳健的缺点,研究了一种积分约束的波束形成器,它在主瓣以外的方向上对波束形成器的输出功率求积分,并约束该积分值最小.给出了两种确定权值的方法,即加权法和特征空间法.仿真结果表明,积分约束的波束形成器不仅节省了权矢量自由度,而且提高了波束形成器抑制干扰的稳健性.

积分约束下的追逐微分博弈

考虑二维空间中多人追逐一人逃逸的简单运动的追逐微分博弈,首先对参与者的控制函数强加上了积分约束的条件,然后明确提出了可容许的追逐策略来得到追逐完备的充分条件。

一类含积分约束的生产制造系统优化调度

"即时消费"类生产制造系统的优化调度具有重要学术和应用价值.满足此类系统对产量的实时需求,考虑调度计划的可实现性具有挑战性.如何得到精确满足累积产量实时需求的最优调度目前尚无系统方法,迫切需要研究.本文建立了含积分约束的生产制造系统优化调度新模型.通过对生产量变化率约束的深入分析,证明了该类优化问题等价于光滑非线性规划问题.生产设备在各时段的产量上下界可表述为时段初、末时刻瞬时生产率的二元函数,且为精确可达的上下界.本文结合梯度映射的单调性,证明了上下界函数的凸性(凹性),在生产成本为凸函数时,进一步证明了此类优化调度问题等价于凸规划问题.本文以上述分析为基础,针对含积分约束的生产制造系统优化调度问题,提出了两阶段数值求解方法,在许多情况下可以迅速获得调度问题的全局最优解.新模型和相应求解方法克服了生产量变化率约束带来的困难,获得了精确满足累积产量实时需求的最优调度.本文同时以电力生产优化调度问题为例,进行数值求解,并对结果进行了讨论,验证了新模型和相应方法的有效性.

具有积分二次约束属性的网络控制系统H_∞容错控制

针对一类具有积分二次约束属性的时滞网络控制系统,研究了系统在不等间隔采样下的H_∞容错控制.首先,分析并处理了网络控制系统中时滞与不等间隔采样之间的关系.以此为基础,建立了不等间隔采样下的不确定时滞网络控制系统的切换模型.通过构造Lyapunov函数,运用H_∞控制方法,以及设计具有积分二次约束属性的控制器,获得了基于LMI描述的系统时滞依赖稳定性判据.然后,建立了网络控制系统的传感器故障模型和传感器故障下的网络控制系统数学模型.通过把结论运用到传感器出现故障的网络控制系统,得到了系统在H_∞容错控制下的稳定性判据.最后,通过与其他文献介绍的方法进行比较的一个例子,说明了该方法的有效性.

基于积分二次约束时滞不确定系统的H_∞可靠性控制

把基于积分二次约束H∞可靠性控制方法引入状态与时滞不确定系统。通过LMI方法导出无扰动时滞系统具有二次约束H∞可靠性控制的时滞依赖标准,降低有关判定系统鲁棒稳定性条件的保守性。通过推导获得参数与时滞不确定系统的时滞依赖标准。通过数例说明所得结论。

基于积分二次约束混合摄动系统的摄动界

讨论正向通道为线性不确定系统,反馈通道为非线性动态不确定系统组成的不确定混合摄动系统的摄动界问题· 假定其线性部分的参数不确定由区间摄动模式描述,非线性部分的动态不确定由积分二次约束(IQC)描述· 用Minkowski泛函出给出区间摄动模式下的摄动界的定义。

离散时间系统的鲁棒稳定性分析——积分二次约束方法

利用新近发展起来的积分二次约束 (IQC)方法 ,对离散时间系统 ,给出了其鲁棒稳定性分析准则 ,使一大类古典稳定性结果可以统一和概括在积分二次约束的框架之下 .并且 ,利用积分二次约束方法 ,讨论了一类混合摄动系统的鲁棒稳定性 .

积分二次约束线性系统的H_∞控制器设计:一种LMI方法

基于动态耗散理论 ,给出了具有积分二次约束线性系统稳定和具有L2 有限增益的充分条件 .导出了积分二次约束线性系统H∞ 状态反馈和动态输出反馈降阶控制器的设计方法 ,并转化为多个线性矩阵不等式 ,利用LMI工具箱求解 .

积分二次约束下系统鲁棒镇定的凸参数化方法

研究了积分二次约束下不确定系统的鲁棒控制器设计问题．通过将控制器的Youla参数化方法与鲁棒稳定性频域判据相结合，将鲁棒控制器设计问题转化为RH^∞空间的凸可行性问题，进而将该问题转化为求解频域线性矩阵不等式的可行解问题．在此基础上，利用有理函数矩阵边界插值方法求得鲁棒控制器．

离散时间系统下的积分二次约束方法的几个问题

研究了离散情形下的反馈系统的稳定性问题 ,利用新近发展起来的积分二次约束( IQC)方法 ,对离散系统的反馈连接问题 ,给出了其稳定性分析准则和一些必要条件 ,这些结果适用于时不变与时变系统 .其次 ,利用已有的结果 ,得到了离散时变系统 MIMO情况下的绝对稳定性问题的一个判据 .最后 ,利用一个较强的 IQC定义 。

基于积分二次约束不确定时滞大系统的鲁棒容错控制

针对一类不确定时滞大系统,研究执行器或传感器失效情况下的鲁棒容错控制。通过运用积分二次约束、线性矩阵不等式及Lyapunov函数的新分析方法,得到无摄动时滞大系统具有鲁棒容错控制的时滞依赖稳定性判据。通过推导获得不确定时滞大系统的时滞依赖稳定性判据,设计鲁棒容错控制器。

多输入输出反馈系统虚轴的零点对跟踪问题的约束(英文)

反馈系统的设计会受到闭环系统特性的制约 .本文给出了反馈控制系统接近虚轴或虚轴上的稳定零点对跟踪误差的时间域积分约束 .这一时间域积分约束是任何一个线性时不变系统为保证其闭环系统的稳定性 ,其跟踪误差必须满足的 .接近虚轴或虚轴上的稳定零的存在表明跟踪误差与调节时间之间存在某种折中 .对固定的调节时间 ,本文给出了在虚轴上存在零点情形下 ,其跟踪误差的无穷范数下界的一个有效估计 .此估计表明 ,零点的绝对值越小 ,其无穷范数的下界越大 .这些约束由一个例子加以解释 .

高耗能企业关口平衡优化调度及其输出功率控制方式

许多高耗能企业拥有自备发电厂。通过对自备电厂自调度实现发、用电自平衡对企业用电的经济性与区域电网的安全性都具有重要意义。由于发电机组的爬坡能力受限,不可能每个时间段起点突变,所以目前广泛采用的离散时间模型可能导致调度计划无法操作实现。为此,针对高耗能企业建立含积分约束的关口平衡模型。通过分析任意调度时段起点与终点时刻机组输出功率、机组爬坡率和该时段期望能量输出之间的关系,将含积分约束的关口平衡模型转化为一个混合整数规划模型。进而,基于最优控制理论中的极小值原理,给出一种安全经济的机组输出功率控制方式。以某具有自备电厂的大型钢铁企业发用电平衡为例进行数值求解,结果验证了模型及其控制方式的有效性。

基于改进型IQC算法的时延电力系统控制方法研究

通信时延会影响广域电力系统的稳定性,是控制系统性能恶化或者失效的重要原因之一。文章首先建立了计及时延的电力系统微分方程模型,提出基于改进型积分二次约束(Integral Quadratic Constraint,IQC)算法的时延电力系统稳定分析与控制方法。相比于传统IQC算法,该方法约束时延电力系统的输入输出,利用IQC和耗散不等式相结合的方法来设计时延反馈控制器,使稳定性判据的保守性更好。文章以IEEE两区域四机系统为例,采用DSATOOLS的TSAT进行仿真,结果表明所提出的方法有效地减小振荡并降低时延对电力系统稳定性的影响。

基于能量可实现的多源电力系统短期优化调度

针对风电出力的不确定性和波动性在电力系统调度中引起的能量不平衡,在离散时间平均模型的基础上,考虑调度计划的可实现性,引入积分约束,同时将需求侧响应和储能技术纳入,建立以弃风量最小为目标的能量可实现短期联合优化调度模型。并将含积分约束的调度模型转化为线性目标函数和非线性约束的凸规划问题进行求解。实际算例的结果表明,该文提出的优化调度模型在考虑能量可实现的基础上增加电力系统对风电的消纳能力,凸规划的求解方法能快速获得全局最优解。

输入受限高超声速飞行器鲁棒变增益控制

针对一个输入受限吸气式高超声速飞行器模型,研究了其鲁棒变增益控制问题。为处理飞行器模型中的建模误差和饱和非线性,将标准的线性变参数(linear parameter-varying,LPV)控制问题扩展到对时变参数、动态不确定性和饱和非线性具有结构摄动的鲁棒性框架内。基于对模型不确定性和饱和非线性的积分二次型约束刻画,以定标线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)形式给出其鲁棒变增益控制算法。为进行变增益控制系统设计,建立了飞行器的LPV模型。基于多时间尺度特性,提出了一种由姿态回路和轨迹回路组成的内外环控制结构。内环实现对姿态的严格控制和克服执行机构饱和,外环实现对轨迹的精确跟踪。控制器增益随动压和马赫数调度,实现大跨度机动飞行控制。非线性仿真结果证实了算法和应用的有效性。

吸气式高超声速飞行器纵向机动飞行的鲁棒线性变参数控制

针对一个吸气式高超声速飞行器模型,研究了其鲁棒变增益控制问题。为处理对建模误差的鲁棒性问题,将标准的线性变参数(Linear Parameter-Varying)控制算法扩展到对参数和动态不确定性具有结构摄动的鲁棒性框架内。基于对建模不确定性的积分二次型约束(Integral Quadratic Constraint)刻画,以定标的线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality)形式给出了其鲁棒控制算法。考虑到描述飞行器动态数值非线性模型的复杂性,建立了其解析形式的曲线拟合模型。基于此解析模型,推导了LPV模型用于控制设计和开环分析。设计了以动压和马赫数为增益变量的飞行控制系统。控制器设计将LPV控制器和变增益比例积分补偿器组合成内外环结构,实现了姿态稳定性和精确的轨迹跟踪性能。非线性仿真结果证实了算法和应用的有效性。

一类混合不确定时滞系统的鲁棒控制问题

研究了一类同时具有参数不确定和动态不确定时滞系统的鲁棒控制问题。假定其线性部分的参数不确定由区间摄动模式描述 ,非线性部分的动态不确定由积分二次约束 (IQC)描述 ,给出时滞互联系统鲁棒稳定的充分条件。并根据积分二次约束乘子双凸函数和凸凹函数的特性 。