基于LMI的二自由度飞行器多变量控制

针对二自由度飞行器存在非线性特性、强耦合性以及易受外界干扰等问题,提出了基于LMI的二自由度飞行器多变量控制方法。首先,根据二自由度飞行器系统的输入和输出变量,结合空间动力学方程建立了系统的状态空间模型;其次,设计满足静态输出反馈稳定的多变量控制律;然后,通过李亚普托夫稳定性定理与极点配置法,将控制系统稳定性问题转化为优化问题,利用线性矩阵不等式(LMI)求解满足最优性能指标的多变量控制器参数;最后,通过对比仿真分析与单变量PID,表明该方法能有效提升二自由度飞行器的轨迹跟踪精度。

FY-4A/LMI闪电与浙江三维闪电对比分析

为进一步加强星地闪电观测资料运用,本文基于2020年6—8月FY-4A/LMI闪电数据(LMIG)和浙江省ADTD-2C三维闪电定位数据,对比分析两套闪电数据的时空分布特征,并结合雷达和云顶亮温资料,分析了2020年7月15日浙江省雷暴过程两套闪电观测资料的演变规律。结果表明:2010年6—8月,浙江省LMIG与三维闪电比值为1∶44.43;两套资料闪电月分布和空间分布总体一致;就日分布而言,LMIG呈现双峰结构,三维闪电则为单峰结构。两套数据时间匹配窗口大于1.8 s、经纬度匹配窗口大于0.5°时,匹配率趋于稳定;与LMIG匹配的三维闪电高度主要集中在16 km以下,闪电强度主要集中在50 kA以下。2020年7月15日浙江省午后雷暴天气,LMIG与三维闪电比值为1∶25.44;LMIG首次闪电及峰值时间均滞后于三维闪电首次闪电及峰值时间;此外两套闪电资料时间演变与雷暴发展有较好的对应,空间变化与云顶亮温低值区也有较好的对应。

基于LMI的框架结构分数阶控制方法研究

以框架结构为研究对象,采用分数阶状态方程进行控制器设计,提出了基于LMI的分数阶控制器设计方法.首先,把原系统振动方程改为阶次为1~2的分数阶状态方程,同时,构造同阶次分数阶控制器状态方程,进而组装为一个整体状态方程;其次,根据分数阶系统稳定性条件确定满足系统渐进稳定性的不等式.为了获得可行解,在不等式中附加了两个参数,同时,令控制器参数矩阵为对称;再次,从仿真结果来看,控制效果过好,但控制力偏大,为此,控制力计算时附加了调节因子,以期在满足控制效果的基础上,降低所需控制力;最后给出了一个算例说明本文方法的可行性.

基于LMI的ROV执行器故障艏向容错控制

针对无人潜水器(remotely operated vehicle,ROV)的执行器故障问题,提出了一种基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)的鲁棒控制补偿修复方法。首先,建立了ROV 4自由度动力学模型,并对艏向模型进行线性化;利用自适应故障估计器对执行器故障大小进行估计,并对控制量进行实时补偿;基于反步法和鲁棒控制技术对其进行控制策略设计;最后,采用Lyapunov相关理论验证了控制系统的稳定性。仿真结果表明,当执行器控制输入效率损失30%时,经过补偿修复后超调量下降13.98%,稳定时间减少50%;当控制输入效率损失40%时,修复后的超调量下降6.65%,稳定时间减少22.86%;实验结果表明,控制方法可在发生故障后40 s内恢复稳定状态,偏航角稳态误差约为±2°。因此,所提出的故障补偿修复策略能够降低对艏向控制的影响程度,保障ROV的稳定控制,并为水下机器人容错控制提供了一种新思路。

基于LMI的分段线性系统共存吸引子转迁控制研究

以一类两自由度含间隙分段线性系统为研究对象,利用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)和线性反馈方法对系统共存的吸引子进行在预期目标轨道引导下的转迁控制。在状态平面上利用胞映射方法对系统随参数变化时的共存吸引子进行识别,并基于Poincaré映射和Lyapunov指数研究了系统共存吸引子的稳定性及转迁机理。基于LMI和Lyapunov理论,并利用系统的向量场信息和S-procedure,将系统施加线性反馈控制器后的稳定性和反馈增益矩阵的求解问题转化为LMI描述。利用数值方法验证了所应用的线性反馈控制器及其增益矩阵选取方法的可行性及正确性。

基于LMI的不确定随机时滞系统输出反馈保性能控制

针对一类范数有界的随机时滞系统,研究在一定性能指标下的保性能控制问题。本文为获得能够实现系统保性能控制的最优输出反馈控制器,采用Lyapunov稳定性理论与LMI技术相结合的方法,将保性能控制问题转化为LMIs约束下的可行解问题。提出的控制器设计方案能够实现系统是依概率全局渐近稳定的,同时满足对系统性能指标的要求。此外,通过数值算例说明所提出控制方案的可行性。

基于风云四号卫星LMI数据的黑龙江省闪电活动特征研究

FY-4A闪电成像仪(LMI)为亚太地区首次研制发射的同类载荷,可以实现对闪电活动的实时、连续监测和跟踪。利用2018—2021年6—9月LMI的闪电事件(Event)观测数据,分析了黑龙江省闪电密度和辐亮度变化特征,结果表明:黑龙江省闪电密度和平均辐亮度空间分布不均匀,闪电密度高值区主要分布在黑龙江省北部、中南部和西部;平均辐亮度高值区主要分布在黑龙江省北部、中部和东南部部分地区。黑龙江省东部和西部地区闪电密度和辐亮度呈反相关,西部闪电密度高但辐亮度较低,东部闪电密度低但辐亮度较高。闪电次数高发月份是6—7月,约占闪电事件总数的78.6%,闪电次数日变化呈现“双峰”,凌晨3时和傍晚16时为峰值时刻。闪电平均辐亮度随月份呈线性降低,且辐亮度月分布呈右偏态,日变化呈现“单峰”,峰值为中午12时左右。2018—2021年闪电事件辐亮度分布为偏态单峰型,0~20μJ/m^(2)/ster范围是高频率区间。

基于等价输入干扰的不确定离散时间系统预见重复控制

针对一类具有外部干扰的不确定线性离散系统,提出一种基于等价输入干扰(equi-valent input disturbance,EID)补偿的预见重复控制设计方法。首先,为了在提高系统跟踪精度的同时对外部干扰进行主动抑制,提出一种前向通道包含预见和重复控制器、反馈通道包含EID补偿的多自由度系统结构。然后,利用T阶差分算子,获得包含目标信号预见信息、重复控制器输出以及重构干扰的增广离散系统。于是,设计控制器的问题,变成了离散系统在二次性能指标下的稳定性问题。进一步,利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)处理技巧,得到系统稳定性条件,进而获得控制器参数化方法。最后,数值仿真验证了所提方法的有效性。

基于LMI的鲁棒容错控制及其在卫星姿态控制中的应用

研究了一种线性不确定系统的鲁棒容错控制问题.针对执行机构和敏感器故障,运用线性矩阵不等式(LMI)方法,提出一种对执行机构和传感器失效具有完整性,且满足给定控制指标的输出反馈H∞鲁棒容错控制设计方法.将该方法应用于卫星姿态控制系统的容错控制并进行了数学仿真,仿真结果验证了方法的有效性.

一类带有时滞的广义系统的H_∞控 :一种LMI方法(英文)

利用线性矩阵不等式方法研究了一类带有时滞的广义系统的H∞ 控制问题 .在一定条件下 ,一个时滞奇异系统可以转化成由一个微分方程和一个代数方程组成的系统 ,基于线性矩阵不等式方法给出了使这类系统H∞干扰抑制性能指标满足要求的无记忆状态反馈控制设计 .

基于LMI的约束系统H_∞控制及其滚动优化实现

在LMI优化框架下,讨论有时域硬约束线性系统的H∞控制问题.首先提出了一种基于LMI优化的状态反馈方法,并给出了闭环系统保证H∞性能和满足时域硬约束的条件.在此基础上,融合预测控制的滚动优化原理讨论了一种滚动时域H∞性能控制方法.通过对H∞性能指标γ的在线最小化,闭环系统能实时协调控制性能要求和硬约束,并充分利用有限的控制能力提高控制性能.

基于LMI方法的网络化控制系统的H_∞鲁棒控制

为克服时延和不同步对系统性能产生的影响,将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性,将网络化控制系统的状态向量扩张为增广状态向量,利用所提出的基于LMI的H∞鲁棒控制方法,通过状态的静态反馈控制,使得系统在没有外界未知扰动影响的情况下,闭环系统是二次稳定的;在系统存在外界未知扰动影响时,闭环系统具有较好的干扰抑制作用.仿真示例验证了该控制方法的有效性.

网络控制系统故障诊断滤波器设计的LMI方法

研究了具有不确定时延的网络控制系统的故障诊断问题.提出了一种新的性能指数,在此基础上将具有不确定时延和范数有界未知输入影响的网络控制系统的基于观测器的故障诊断滤波器设计问题归结为H∞滤波问题,并通过选择适当的加权矩阵和观测器增益矩阵,求解H∞滤波问题的最优解,即该解能最大化残差对于故障信号的灵敏度且能够确保对于未知输入和不确定时延鲁棒性.应用线性矩阵不等式技术,给出并证明了该解存在条件和求解方法.最后通过简例说明了该方法的有效性.

基于LMI可靠跟踪控制器设计

针对具有不确定性的线性定常系统，提出了考虑执行器故障的可靠跟踪控制器设计问题．在更一般、更实际的执行器故障模型的基础上，给出了系统输出信号渐近跟踪参考输入信号可靠跟踪控制存在的充分条件．通过求解线性矩阵不等式(LMI)完成状态反馈可靠跟踪控制器设计．利用仿真数例验证了文中提出的设计方法的可行性，并且通过对可靠跟踪控制系统与不考虑故障的标准跟踪控制系统的比较，进一步说明对系统进行可靠跟踪控制的必要性．

不确定时滞分布参数系统鲁棒控制的LMI方法

对常时滞、变时滞的不确定分布参数控制系统,提出了一种与现有的研究分布参数控制系统不同的鲁棒控制方法.该方法通过构造平均Lyapunov函数,利用线性矩阵不等式知识,在只要求系统本身所固有的系数是负定矩阵的条件下,给出了所给的分布参数系统镇定的充分条件.当模型中的时滞为常时滞时,所得的充分条件与时滞无关.当模型中的时滞为变时滞时,所得模型的镇定准则依赖于时滞.此外,该方法与已有方法比较的一个显著优点就是所获得的条件容易检验,因而易于应用.最后举了一个实例以说明该方法的有效性.

H_∞控制器的LMI算法分析

用线性矩阵不等式（ＬＭＩ）法设计 Ｈ∞控制器时目前存在数种方法／算法。本文分析了各种算法的求解思路和特点，给出了它们与ＭＡＴＬＡＢ软件中相天函数的关系，指出应用线性化变换所得的ｈｉｎｆｍｉｘ（）函数更适合于多目标问题。文中并用算例对比了几种函数的设计功能。

基于LMI的广义系统混合H_2/H_∞优化控制

研究了广义线性系统的混合 H2 / H∞ 状态反馈优化控制问题。设计一个混合 H2 / H∞ 状态反馈控制器 ,在满足闭环系统的容许性及 H∞ 范数界的同时使得 H2 范数极小。利用线性矩阵不等式 ( L MI)方法得到该控制器存在的一个充分条件 ,并且给出闭环系统 H2

基于LMI的不确定混沌系统的模糊输出反馈控制

研究了基于 T-S 模糊模型描述的不确定混沌系统的静态输出反馈鲁棒控制问题,给出一种新的模糊静态输出反馈控制器设计方法。该方法充分考虑了模糊子系统间的相互作用,静态输出反馈控制器可通过求解一组线性矩阵不等式(LMI)获得。为说明问题,给出了 Chen 混沌系统模糊静态输出反馈控制设计和仿真结果。

基于LMI的城轨列车制动系统在途故障诊断方法研究

城轨列车制动系统在途故障诊断方法是增强列车运行安全性的一个重要手段.本文基于城轨列车制动过程实时检测数据,采用线性矩阵不等式(LMI)和分散式控制的理论方法,建立了列车制动系统控制模型、列车及车厢的制动状态残差发生器,提出了残差发生器关键参数及故障阈值的标定方法,形成了城轨列车制动系统在途故障诊断方法.通过仿真实验,验证了诊断方法的有效性与实时性.