Robust H_∞ controller design for a class of nonlinear fuzzy time-delay systems

The problem of fuzzy modeling for state and input time-delays systems with a class of nonlinear uncertainties by fuzzy T-S model is addressed.By using the linear matrix inequality（LMI） method, the problem of fuzzy robust H ∞ controller design for the system is studied.Assuming that the nonlinear uncertain functions in the model considered are gain-bounded, a sufficient condition for the robustly asymptotic stability of the closed-loop system is obtained via Lyapunov stability theory.By solving the LMI, a feedback control law which guarantees the robustly asymptotic stability of the closed-loop system is constructed and the effect of the disturbance input on the controlled output is ruduced to a prescribed level.

不确定时滞广义系统的H_∞保性能控制

针对一类具有范数有界不确定性的连续时滞广义系统,采用线性矩阵不等式处理方法,研究了具有鲁棒H∞性能的保性能控制问题,并给出了问题可解的一个充分条件和H∞保性能控制器的设计,使得闭环系统不仅对于容许的参数不确性保持正则、稳定、无脉冲,而且能保证闭环系统的二次性能指标具有某一个上界以及给定的H∞性能γ。进一步,通过求解一个凸优化问题,给出了系统的H∞最优保性能控制器的设计方法。算例和仿真结果表明该方法的正确性和可行性。

线性连续重复过程的H_∞模型降阶

研究连续时间线性重复过程的H∞模型降阶问题,目的是设计一个低阶的重复过程来近似原高阶的重复过程,使得误差在H∞性能指标下达到最小.首先给出误差系统沿通道稳定且满足H∞性能指标的充分条件';然后采用投影定理来解决模型降阶问题.得到的条件不完全是线性矩阵不等式的形式,采用锥补线性化算法进行计算求解.仿真实例证实了该设计方法的有效性.

随机型不确定中立时滞系统的鲁棒H_∞控制(英文)

研究了一类具有不确定性的随机性中立时滞系统的鲁棒H∞状态反馈控制器的设计问题。假设时滞是已知的,且时滞同时出现在状态变量和控制变量中,利用线性矩阵不等式方法,给出了状态反馈控制器存在的时滞依赖的充分条件,保证了对于所有的参数不确定性,闭环系统是指数均方稳定的,且从干扰输入到被控输出的影响小于一个指定的性能指标。仿真算例验证了该方法的可行性。

时间标度上时滞脉冲复值神经网络的全局稳定性

研究了时间标度上具有时滞和脉冲影响的复值神经网络的全局稳定性问题.利用时间标度上的微积分理论,将连续时间型复值神经网络和离散时间型复值神经网络统一在同一个框架下进行研究.在不要求激励函数有界的条件下,运用同胚映射原理,建立了确保时滞复值神经网络平衡点存在性和唯一性的判定条件.通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii泛函,并使用自由权矩阵方法和矩阵不等式技巧,获得了时间标度上具有时滞和脉冲影响的复值神经网络平衡点全局稳定性的充分条件.给出的判据是由复值线性矩阵表示的,易于MATLAB软件的YALMIP Toolbox实现.数值仿真实例验证了获得结果的有效性.

具有随机观测滞后和丢失的网络系统鲁棒H1滤波

研究一类同时具有随机观测滞后和丢失的网络控制系统鲁棒H1滤波问题.网络建模采用新近同时描述随机一步时滞和数据包丢失的模型,基于Lyapunov理论和线性矩阵不等式技术设计系统的满阶滤波器,减小了状态增广带来的计算负担,同时引入松弛变量使Lyapunov矩阵和系统矩阵分离,降低结果的保守性,得到了使滤波误差系统在均方意义下鲁棒指数稳定并具有给定H1性能的一个LMI形式的充分条件.仿真结果验证了该方法有效性.

高超飞行器的非线性预测姿态控制

针对高超飞行器姿态动力学模型多约束、多变量耦合和非线性的特点,采用预测控制理论设计了时变自适应控制器.根据奇异摄动理论将复杂的动力学分解为快慢内外环动力学,直接对非线性系统伪线性化建模,把非线性优化问题转化为线性时变系统的次优化;将指标约束、输入约束、稳定约束转化为线性矩阵不等式(LMI)约束,在线滚动优化求解预测反馈控制律.结果表明,该控制方案保证了闭环系统的稳定性.

分散励磁式船舶电力系统鲁棒控制器研究

给出了分散励磁式船舶电力系统柴油机发电机组的数学模型,明确了模型中各种干扰项的物理意义。将发电机组数学模型线性化后,增广为广义受控系统,应用H∞控制理论,设计了发电机的分散励磁鲁棒控制器,并应用线性矩阵不等式(LMI)方法,将H∞控制器的设计转化为一个线性矩阵不等式约束和线性目标函数的凸优化问题,对H∞控制器求解和优化。仿真结果表明,当电力系统受到干扰后,H∞鲁棒励磁控制器比传统的电力系统稳定(PSS)励磁控制器具有更强的抗干扰能力,并使电力系统在较短时间内恢复稳定。

具有非线性扰动与外部干扰的结构系统鲁棒H_∞控制

针对一类具有非线性不确定及外部扰动的结构系统,提出一种基于线性矩阵不等式的鲁棒H∞主动控制策略.当结构系统质量矩阵中存在摄动时,将其描述为一种中立不确定的动态模型系统,通过鲁棒H∞控制方法同时保证了结构系统在模型和参数摄动下以及在控制变量和扰动存在非线性不确定性时的鲁棒稳定.最后通过对一个单自由度建筑结构模型在地震波作用下的主动振动控制仿真证明了该方法的有效性.

时滞电力系统带记忆反馈控制方法

该文针对广域电力系统中通信时滞对系统运行产生的严重影响,研究此类系统的反馈控制问题。首先,利用Lyapunov稳定性理论,构造新型的泛函,运用Wirtinger积分不等式,得到了保守性较低的时滞电力系统稳定性判据。然后,考虑电力系统过去状态信息的影响,设计带记忆的反馈控制器,并对判据中的非线性元素进行分类处理,运用改进的线性矩阵不等式方法,将结论转化为严格的线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)形式。最后,通过仿真分析说明该文方法的有效性。

基于T-S模型的非线性系统离散时间滑模控制(英文)

基于T-S模糊模型,讨论了一类非线性离散时间系统的控制问题。采用T-S模糊模型来描述非线性系统的动态模型,再将非线性系统的全局T-S模糊模型转化为线性不确定系统的模型。这样复杂的非线性系统的稳定问题就转化为线性不确定系统的鲁棒镇定问题。采用离散时间滑模控制方法实现线性不确定系统的鲁棒镇定。利用用线性矩阵不等式技术设计稳定的滑动模面,以降低非匹配不确定对系统的影响。给出了线性矩阵不等式形式的稳定滑动模面存在的充分条件。此外还给出了滑模控制律的设计方法。所给设计方法可保证系统鲁棒镇定,并且在滑动模面附近的抖振可明显减弱。最后,给出了truck-trailer的仿真算例,证明了所给方法的可行性和有效性。

基于观测器的时延网络控制系统稳定性

针对一类传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动的确定短时延网络控制系统,设计了一个状态观测器.将该网络控制系统离散化,并在此观测器的基础上给出了系统的离散模型和判定渐近稳定的方法.通过建立一个Lyapunov函数并采用线性矩阵不等式(LMI)的方法获得系统渐近稳定的充分条件.仿真实例验证了该方法的可行性及有效性.

基于观测器的发动机怠速控制

针对发动机怠速控制系统时滞、不确定性等特点,提出一种基于状态观测的状态反馈控制方法。根据发动机力学原理建立发动机数学模型,并给出Luenberger型状态估计;基于Lyapunov泛函理论,给出闭环系统鲁棒渐近稳定的充分条件。进一步,运用矩阵奇异值分解(SVD)和线性矩阵不等式(LMI)方法,获得观测-状态反馈控制器参数的求解方法。所得结果以LMI形式给出,可以方便地利用Matlab工具箱求解。通过数值仿真,表明该方法的有效性。

具记忆状态反馈的输入受限时滞系统模型预测控制器

针对一类具有输入约束的离散线性不确定时滞系统,提出了一种具有记忆状态反馈的模型预测控制器.首先,定义时滞系统的鲁棒性能指标,在考虑时滞状态影响的条件下设计了包含时滞状态的记忆状态反馈控制律,在线优化时将当前控制量作为独立优化变量,与其它作为反馈控制的时域控制序列分开处理,以降低算法保守性,提高可行性.然后,给出了基于线性矩阵不等式凸优化的控制策略以及系统稳定的充分条件.最后,通过仿真实验验证了该控制算法的有效性.

广义系统动态输出反馈H_∞优化控制

基于LMI方法,针对广义系统标准控制模型,研究了动态输出反馈H∞优化控制.利用ETX=XTE的通解,对不等式中的矩阵进行数次合同变换及变量代换,给出了其控制器存在的充要条件,并进一步给出了控制器的设计方法.最后给出了数值算例,进一步说明了该方法的有效性.

变采样周期网络化系统鲁棒容错控制

针对网络控制系统中存在的时变采样周期与时延,通过矩阵Jordan变换与分解,将采样周期和时延的不确定性转变为系统结构参数的不确定性,建立了离散时间凸多面体不确定系统模型。在此基础上,首先设计观测器,保证系统状态和故障估计收敛于实际值。接着,根据估计的故障,设计了主动动态输出反馈鲁棒容错控制器,给出了执行器发生故障时,系统能保持渐近稳定的充分条件。将控制器设计问题转化为以线性矩阵不等式形式为约束条件的凸优化问题,进而得出了最优H∞鲁棒容错控制器参数的具体表达式。数值仿真验证了提出的设计方法的有效性。

惯性/北斗组合导航系统的鲁棒H_∞滤波

为提高惯性/北斗组合导航系统的精度,将鲁棒H∞滤波算法应用于惯性/北斗组合导航系统中,该算法可克服模型的不确定性对滤波精度的影响,并将滤波器的设计问题转化为线性矩阵不等式约束的凸优化问题。仿真试验最终表明,鲁棒H∞滤波算法应用于组合导航系统是有效的。

带有状态和输入时滞不确定线性系统的保成本控制(英文)

考虑了一类带有状态和输入时滞不确定线性系统的保成本控制问题。扰动假定为结构不确定形式,用广义变换替代原系统,对状态反馈控制器的存在性提出了LMI方法,对于任意允许的不确定不仅使得闭环系统渐进稳定,并且得到一个恰当的性能上界。进而引入凸最优问题以最小化期望成本上界。最后用数值例子证明提出方法的有效性。

部分转移概率离散奇异Markov跳变系统的镇定

针对具有更广泛意义的部分转移概率未知情况下的离散时间奇异Markov跳变线性系统,给出了使开环系统正则、因果、随机稳定的充分条件,并表示为严格线性矩阵不等式形式,且消除了等式约束条件。部分转移概率未知的条件包括了完全开关系统和随机跳变转移概率完全未知的情况,适用范围更广泛;在此基础上,通过求解严格线性矩阵不等式的可行解,设计了模式依赖状态反馈控制器,使闭环系统正则、因果、随机稳定,实现了系统的镇定;最后,给出一个仿真算例验证了所提方法的有效性。

线性时变时滞系统新的稳定性准则

在时滞是时变的且属于一个区间的情况下,研究了线性时滞系统的稳定性问题.基于二次类型的Lyapunov-Krasovskii泛函,利用积分的凸组合和Jensen积分不等式,给出了一个新的依赖时滞区间的稳定性判别方法.把时滞区间分段,在每段内采用适当的不等式对Lyapunov-Krasovskii泛函导数的积分项系数进行放大,避免了在不同区间上使用统一的不等式,从而减少了使用凸组合方法带来的保守性.用理论分析和数值算例证明了所得结果比现有结果具有更小的保守性.