基于LMI的结构振动多目标鲁棒H_2/H_∞控制

研究了考虑建筑结构动力特性具有不确定性的多目标鲁棒H2/H∞控制问题。在设计控制器的过程中,将模型参数(包括质量、刚度和阻尼)的不确定性引入到状态方程的摄动矩阵之中,使得闭环系统对所有允许的不确定性同时满足H∞干扰抑制和最优H2性能。基于线性矩阵不等式优化技术,推导得到了线性矩阵不等式组来求解相应的多目标优化问题,应用MATLAB的线性矩阵不等式工具箱设计了输出反馈控制器。最后对一3层结构进行了振动控制仿真分析,结果表明了所提方法的有效性和优越性。

测量数据丢失的随机不确定离散系统的鲁棒H_2状态估计

由于频宽有限,或者传感器临时损坏,测量数据在网络中传输时可能会丢失.本文对一类测量数据丢失的不确定离散系统,研究了鲁棒H_2状态估计问题.所有的系统矩阵的参数都属于给定的凸多面体区域.测量数据的丢失是随机发生的,认为它是已知概率的Bernoulli随机序列.对于所有容许的不确定和可能的数据丢失,采用线性矩阵不等式方法,给出了全阶和降阶的H_2滤波器存在的充分条件.数值仿真表明本文所提方法的有效性.

不确定广义系统的鲁棒H_2控制

利用线性矩阵不等式 (LMI)方法 ,研究范数有界的不确定广义系统的鲁棒H2 性能分析与控制问题。对该系统所有容许的不确定参数 ,提出了满足鲁棒H2 次优性能的一个线性矩阵不等式 (LMI)的充分条件。进而设计了一个状态反馈控制律 ,保证了闭环系统是容许的且满足鲁棒H2 次优性能 ,即闭环传递函数的H2 范数小于一个给定的正数。利用Matlab控制工具箱 ,给出了该控制律的LMI实用设计方法。

基于观测器的鲁棒H_2控制器设计

研究了一类含有参数不确定系统的观测器型鲁棒 H2 控制器的设计问题 .基于状态反馈和观测器设计的可分离性原理 ,给出了控制器存在的充分条件和系统 H2 性能指标的一个上界 .利用线性矩阵不等式凸优化方法还得到了使该界达到最小的观测增益 .

微电网背景下UPQC鲁棒H_2/H_∞优化控制方法研究

由于微电网中的负载、电源类型多变化快,造成大量谐波和电压波动等电能质量问题.为此,本文建立了UPQC统一数学模型,提出了一种基于鲁棒H2/H∞的微电网UPQC优化控制方法.该方法将模型参数的不确定性引入到状态方程中,使得闭环系统对所允许的不确定性同时满足H∞干扰抑制和最优H2性能,把鲁棒H2/H∞控制器的设计转化为具有线性矩阵不等式的优化问题,进而推导出线性动态反馈控制器.理论分析和仿真实验结果表明:该方法具有控制效果好、响应速度快、鲁棒性强等特点.

考虑参数不确定性的主动悬架鲁棒H_2/H_∞混合控制

基于线性矩阵不等式方法,提出了一种新的考虑参数不确定性的鲁棒H2/H∞控制器设计方法,并用于车辆主动悬架设计.假定系统不确定参数是范数有界的,通过引入同一个Lyapunov矩阵来同时满足闭环系统的H2和H∞性能条件,把鲁棒H2/H∞控制器设计转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,进而应用内点法等凸优化技术进行求解.以四分之一车辆模型主动悬架设计为例,进行了数值仿真.结果表明,无论车辆簧上质量是否存在变异,鲁棒H2/H∞控制器均能给出很好的控制效果.

基于鲁棒H_2/H_∞估计的火炮位置伺服系统故障检测

在滤波理论中发展起来的鲁棒H2/H∞方法,可以较好地解决在模型中带有不确定性的动态系统的鲁棒估计问题,能够使得稳态估计误差的方差和瞬时值均在一定的范围内。在对火炮位置伺服系统进行故障检测诊断的研究中,利用系统状态变量的鲁棒H2/H∞估计生成残差,以抑制模型误差与噪声对检测诊断的影响,同时,引入H-范数指标对故障检测滤波器的设计进行优化,既增强了故障检测系统对于模型误差与噪声的鲁棒性,又确保了对故障的灵敏性,从而有效地提高了系统的故障检测精度。

基于摄动矩阵和凸多胞体的不确定性鲁棒H_2/H_∞控制方法

针对区间振荡,提出一种基于摄动矩阵和凸多胞体的不确定性鲁棒H2/H∞控制方法。首先将各运行点附近的不确定性用摄动矩阵描述,再将不同运行点作为凸多胞体的顶点,构建包含多种不确定性的鲁棒H2/H∞多胞体摄动模型。在此基础上,将该模型闭环系统中的不确定性矩阵进行分离,并将各约束条件转化为线性不等式约束条件进行求解,最终获得满足多目标最优条件的状态反馈矩阵。IEEE 4机11节点系统的仿真结果表明,该方法不受测量误差、参数误差以及运行点变化的影响,且能同时满足H∞干扰抑制和最优H2性能,与未考虑不确定性的H2/H∞控制方法相比,该控制方法能更迅速地阻尼低频振荡,且对多种不同运行方式具有更强的鲁棒性。

基于完全调节法的广域阻尼鲁棒H_2/H_∞控制策略

提出一种不受稳定区域限制的广域阻尼鲁棒H2/H∞控制方法。首先采用完全调节法获取可调节系统阻尼大小的状态反馈矩阵,在此基础上,考虑系统参数和外界扰动等不确定性因素,设计基于完全调节法的混合H2/H∞多目标鲁棒控制策略。以IEEE 4机11节点系统作为测试对象进行时域仿真,结果表明,该控制策略在阻尼性能和鲁棒性能方面均较传统的H2/H∞控制策略有明显优势。

卫星姿控系统的鲁棒H_2/H_∞混合控制问题研究

针对一类范数有界不确定性卫星姿态采样系统,研究了鲁棒H_2/H_∞控制问题,给出了卫星姿态控制系统鲁棒稳定的充要条件及相应的鲁棒H_2/H_∞保性能状态反馈控制律和最优鲁棒H_2/H_∞保性能状态反馈控制律,控制律的求取通过借助一类线性矩阵不等式(LMI),或通过求取满足线性矩阵不等式约束的优化问题,避免了以往使用Lyapunov矩阵求解的保守性。仿真结果表明,系统在受到扰动后仍然是稳定的。

控制输入受限的拦截卫星轨道鲁棒H_2/H_∞控制

针对拦截卫星在执行轨道拦截任务的过程中存在不确定参数和不同类型外界干扰的轨道控制问题,研究了基于鲁棒H2/H∞稳定的控制器设计方法.首先,考虑参数不确定性、外界干扰、系统的H2/H∞性能和有限时间性能、控制输入限幅和极点配置,建立了相对运动轨道模型和相应的约束条件,并由此提出了控制器设计目标.然后采用线性不等式技术提出并证明了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问题进行求解.仿真结果表明,设计的控制器能够使系统稳定并满足各项约束,且对系统不确定性具有较好的鲁棒性以及对外界干扰有一定的抑制作用.

基于鲁棒H_2滤波的机电BIT虚警抑制方法

针对基于模型的机电控制系统BIT(built-in test,机内测试)中的虚警问题,分析系统中的信息不确定性和产生虚警的机理;基于鲁棒H2滤波方法设计BIT故障检测诊断系统,该系统对信息不确定性具有较强的鲁棒性,能够充分地抑制虚警。在某机电跟踪与稳定伺服平台BIT系统上进行仿真研究,结果表明机理分析正确,所提方法有效。

Delta算子不确定系统的鲁棒H_2/H_∞控制

研究了Delta算子描述的同时具有模型范数有界参数不确定性和外部扰动的一类系统的鲁棒H2/H∞控制问题。运用线性矩阵不等式(LMI)方法,证明了鲁棒H2/H∞控制律存在的充分必要条件,然后用一个线性矩阵不等式的可行解给出所有这一控制律的一个参数化表示,进一步通过建立和求解一个凸优化问题,给出了最优鲁棒H2/H∞控制律的设计。最后,用一个例子验证了给出方法的可行性。

广义时变系统的鲁棒H_2/H_∞滤波

研究一类广义时变系统的鲁棒H_2/H_∞滤波器的设计问题。利用具有参数依赖的Lyapunov函数,结合线性矩阵不等式分别给出了使滤波误差系统容许且满足H_∞性能约束的充分条件、使滤波误差系统容许且满足H_2性能约束的充分条件以及使滤波误差系统容许且满足H_2/H_∞性能指标的充分条件。基于该具有参数依赖Lyapunov函数的鲁棒H_2/H_∞性能准则推导出鲁棒H_2/H_∞滤波器存在的充分条件,并将滤波器的设计问题转化为线性矩阵不等式约束优化问题。最后通过数值算例表明该方法的有效性。

一类时滞不确定性系统的鲁棒H_2/H_∞状态估计

研究了一类时滞不确定性系统的状态估计问题 ,其中系统的参数不确定性是时变和模有界的。首先证明了时滞不确定性系统二次稳定且H∞ 范数小于指定的上界的充分条件 ,然后利用修正的Riccati型不等式推导了使得估计系统同时满足二次稳定和鲁棒H2 /H∞ 性能的线性估计器存在的充分条件 ,通过求解两个代数Riccati方程的正定解 ,得到了该估计器的参数表示。仿真试验表明了该设计方法的有效性和可行性。

具有μ-稳定域极点约束的鲁棒H_2滤波

针对具有多面体内参数不确定性的线性连续系统,讨论具有μ-稳定域极点约束的鲁棒H_2滤波器设计问题。目的是找到一个稳定的线性滤波器使滤波误差系统具有保价的H。性能和期望的极点位置。滤波策略是利用参数依赖Lyapunov函数法,导出鲁棒H_2性能判据和极点配置条件。基于所得到的多目标性能准则推导了具有极点约束的全阶和降阶鲁棒H_2滤波器存在的充分条件,并将滤波器的设计转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化求解问题。算例表明了这种滤波设计的有效性。

鲁棒自增益H_2滤波器设计

研究了一类特殊LPV对象的鲁棒自增益H2滤波器设计问题。在LPV对象多胞域内,根据H2最优条件,提出了一种新的基于求解多胞顶点的线性矩阵不等式(LMI)滤波器设计方法,通过在多胞域内引入参数依赖Lyapunov函数,并求解参数依赖的时变自增益滤波器,使新方法具有更小的保守性。又由于多胞顶点的线性矩阵不等式可以离线求解,新算法的实时性好。并举例说明了所提出方法的可行性和优点。

具有测量数据丢失的鲁棒H_2/H_∞滤波新方法

针对一类具有测量数据丢失的不确定离散随机系统,讨论鲁棒H2/H∞滤波器的问题.文章的目的是应用一种新的方法设计滤波器,使得对于所有可能的测量数据丢失和所能容许的不确定性,滤波误差系统都是均方意义下指数稳定,且同时具有H2/H∞性能特性.利用线性矩阵不等式(LM I)的方法给出满足给定性能的滤波器存在的充分条件.并通过数值仿真和对比结果验证了所提出算法的可行性.

基于遗传算法的超导磁储能装置H_2/H_∞鲁棒控制器设计

提出了应用GA(遗传算法 )设计H2 /H∞ 鲁棒控制器的一般方法。使得在满足闭环系统的H∞ 范数小于指定的工程要求的条件下误差信号的H2 范数最小。该问题可归结为一个带约束条件的极小值优化问题 ,并通过一种改进的遗传算法加以解决。该设计方法能对具有任意控制器结构的控制系统进行参数优化。与传统的鲁棒控制器设计方法相比 ,所提出的方法不仅可以提高控制器的鲁棒性 ,还具有易于进行参数优化的优点。将所提出的方法应用于超导磁储能装置 (SMES)PI型鲁棒控制器的设计 ,时域仿真结果表明所设计的控制器具有很好的鲁棒性 ,在不同的运行工况下均能有效阻尼电力系统的振荡。此外 ,控制器还具有结构简单、易于工程实现的优点。

混合H_2/H_∞鲁棒控制器设计

在状态空间描述下,定义了混合H2/H∞控制的完整信息、完整控制、干扰顺馈、输出估计这4种典型情况.在二次稳定意义上,讨论了混合H2/H∞的性能指标,及这4种典型情况的混合H2/H∞线性反馈控制器设计,给出了充分必要条件.在典型情况分析的基础上,研究一般意义上的混合H2/H∞反馈控制器设计.H2和H∞的干扰输入阵及性能评价函数各不相同时的混合H2/H∞反馈控制器,与H2和H∞控制器设计相似,归结为解两个Riccati方程.但这两个Riccati方程含有参数,最优解要通过搜索这两个参数得到.结果包含了单纯的H2和H∞设计,可看作是H2,H∞和混合H2/H∞的统一设计方法.最后通过一个简单的例子,说明了控制器设计方法的可行性.