鲁棒容错控制系统的设计

讨论了不确定性连续时间系统对非线性扰动具有鲁棒稳定性且对传感器失效具有完整性的问题,提出了一种设计方法,所设计的系统具有完整性、最优性和良好的动态特性,并对参数摄动及非线性扰动具有鲁棒稳定性。     

非线性时变时滞不确定关联系统的分散鲁棒容错控制

针对一类系统状态、关联项和控制输入均含有时变时滞以及系统带有非线性扰动的不确定关联系统,研究其分散鲁棒容错控制问题．通过构造适当的Lyapunov函数,运用线性矩阵不等式（LMIs）的方法,给出了系统分散鲁棒容错控制的充分条件,以及在此条件下的分散状态反馈控制律,它对执行器发生故障时具有完整性．然后求解一个具有LMIs约束的凸优化问题,作为设计具有尽可能小反馈增益的分散鲁棒容错控制律的系统化方法,从而得到更符合实际的分散鲁棒容错控制律．     

基于完整性鲁棒容错技术的汽车电动助力转向系统控制器研究

为提高汽车电动助力转向系统（EPS）的可靠性与安全性,将完整性鲁棒容错控制技术应用于EPS系统反馈控制器的设计中,得到了具有鲁棒稳定性的控制器。基于Lyapunov稳定性理论,首先研究了存在参数摄动的线性连续系统对传感器失效具有完整性的鲁棒容错控制律,得到了闭环系统鲁棒可镇定的充分必要条件,给出了其设计方法和设计步骤,以及给定参数下的数字仿真实例。仿真结果表明了在该容错控制器作用下,既可以保证电动助力转向系统对传感器故障的不敏感性,即仍能在部分传感器存在故障条件下稳定运行,而且还使得该闭环EPS系统对于允许的预先给定的参数不确定性具有鲁棒稳定性。     

不确定时滞性性系统的鲁棒容错控制

容错控制就是使设计的控制系统能对可能发生的故障具有一定的容错能力。该问题直接关系到控制系统运行的可靠性和安全性。完整性是容错控制研究的一个重要方面,它是指系统中一个或多个部件发生故障时系统并不进行重构,而是利用余下的部件仍可使系统稳定并保持规定性能。由于参数扰动的广泛存在性以及执行器和传感器发生故障的不可避免性,使得研究具有参数不确定的时滞系统的鲁棒容错控制问题具有更重要的现实意义。针对传感器故障情况,采用带有滞后的状态反馈控制,首先考虑了线性时滞系统的容错控制问题,给出了线性时滞系统对传感器失效具有完整性的一个充分条件,进而考虑了具有参数扰动的线性时滞系统的鲁棒容错控制问题,给出了鲁棒容错控制时滞系统的设计方法和步骤,并用设计实例和仿真结果证实了这种方法的有效性。     

非线性扰动离散系统的反馈控制

研究了具有非线性扰动的离散不确定系统的鲁棒稳定性问题,以线性矩阵不等式的形式给出了该类系统的鲁棒稳定性条件,在此基础上讨论了反馈控制器的设计方法,该方法通过建立并求解一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,设计状态反馈控制器,从而使得闭环系统具有较大的稳定界.     

基于降维观测器状态反馈系统的鲁棒容错控制

对具有不确定参数的连续控制系统,针对传感器失效,研究了鲁棒容错控制器的设计问题.采用Luenberger降维观测器实现系统状态的估计,解决系统状态不易直接测得的问题.在此基础上给出了既保证闭环系统鲁棒稳定,又保证系统具有完整性的鲁棒容错控制器的设计方法.数值算例表明了文中提出的控制器设计方法的有效性.     

基于LMI的连续时滞关联大系统分散鲁棒容错控制器的设计

利用线性矩阵不等式(LMI)方法,研究了线性连续时滞关联大系统的分散鲁棒容错控制器的设计方法,给出使系统对传感器失效具有完整性的分散鲁棒容错控制器设计方法,并用设计示例说明了该方法的有效性。     

执行器失效的线性不确定关联大系统分散鲁棒容错控制

利用线性矩阵不等式(LM I)方法,研究了线性连续关联大系统的分散鲁棒容错控制器的设计方法,给出使系统对执行器失效具有完整性的分散鲁棒容错控制器设计方法,并用设计示例说明了该方法的有效性。     

基于观测器摩擦补偿的机电系统高精度控制

针对机电作动系统在低速阶段摩擦非线性明显且同时存在其他干扰,易导致系统跟踪精度、稳定性下降这一问题,设计基于非线性观测器摩擦补偿的自适应鲁棒控制器. 针对摩擦非线性,利用LuGre摩擦模型描述系统的摩擦现象,提出非线性观测器对模型的内部摩擦状态进行观测. 针对系统摩擦系数、转动惯量及其他不确定性参数,设计参数自适应律进行估计. 利用前馈补偿的方法,对摩擦非线性和参数不确定性进行补偿,设计鲁棒项克服系统的其他扰动. 利用Lyapunov稳定性定理证明了提出的控制器在存在扰动的情况下可以实现系统的有界稳定性. 实验结果表明,提出的控制器具有较高的控制精度与较强的鲁棒性,跟踪精度较传统的PID控制器提高了一个数量级.     

一类不确定奇异系统的鲁棒控制

对于一类具有非线性扰动的不确定奇异系统,研究了其鲁棒镇定问题．假定不确定参数是范数有界的,非线性扰动函数满足Lipschitz条件．以线性矩阵不等式的形式给出了不确定系统鲁棒稳定的一个判定准则．基于该准则,设计了一些状态反馈控制器使得闭环系统鲁棒稳定．最后,通过仿真实例验证了所得结果的正确性．     

单级倒立摆LQR控制方法的鲁棒稳定性分析

鲁棒稳定性是控制系统的一个重要指标,针对单级倒立摆系统,采用LQR最优控制方法,通过MATLAB实验环境下的仿真,得到了良好的控制效果。重点对该控制方法的鲁棒稳定性做了详细分析,通过增加系统自身的扰动及LQR控制器中加权阵R的改变考察该控制方法的鲁棒稳定性,对比仿真结果表明该控制方法鲁棒稳定性良好,进一步验证了LQR控制方法在对于倒立摆这样一个非线性极强的控制系统上所具有的控制优势。     

一类复杂非线性系统的鲁棒模型跟踪控制

针对一类具有耦合特性复杂互联非线性系统的鲁棒模型跟踪控制问题,对互联非线性系统控制问题进行了论述,讨论了基于反馈线性化方法的系统模型跟踪控制方法,提出了基于H∞控制理论的鲁棒控制方案以克服扰动影响,并针对子系统之间的耦合影响设计了协调控制器,实现整个互联系统的镇定。通过三相电弧炉电极调节系统的鲁棒模型跟踪方案的设计及仿真,表明该方法可以克服耦合及扰动影响,实现各相系统的鲁棒模型跟踪控制。     

基于T-S模糊模型的网络化控制系统的鲁棒容错控制

针对一类具有马尔可夫特性时延的非线性网络化控制系统,在建模的时候使用基于时延的准T-S模糊模型。当传感器和执行器发生故障失效的时候,由于系统的参数具有不确定的特征,分别构造了与时延概率分布相关的lyapunov泛函,设计了相应的容错控制器,并证明了该系统具有鲁棒完整性的充分条件。最后通过实例仿真对理论的有效性进行验证。     

一类混沌系统的非线性鲁棒控制器的设计与分析

应用反馈精确线性化方法给出了受控一类混沌系统的标准型，然后利用标准形将线性部分和非线性部分的分离特点进行了鲁棒控制器的设计，由此设计出原混沌系统的非线性鲁棒控制器，并证明其具有指数稳定性，仿真结果表明用反馈线性化方法设计的非线性鲁棒控制器的有效性．     

含未建模动态的非线性参数系统的鲁棒自适应控制

许多实际系统如生化过程、带有摩擦的机器等都是具有不确定性的非线性参数系统。如何有效地控制这类系统是-富有挑战性问题。针对一类重要的非线性参数系统提出了一种鲁棒自适应控制器，可用于存在参数和非线性不确定性、未知扰动和未建模动态的情况。该鲁棒自适应控制器的设计是基于控制李亚普诺夫函数法，通过引入一动态信号和自适应非线性阻尼来抑止未建模动态、非线性不确定性和未知有界扰动的影响，同时采用反推设计方法来克服控制器设计的复杂性。所提方法不必对系统的未知参数进行估计，且无论系统的阶次多高、未知参数多少，只需要一个自适应参数。理论证明，所提出的鲁棒自适应控制器可保证整个具有不确定性的非线性参数系统的稳定性，且通过适当选择设计参数，可使状态以任意精度趋于平衡点。仿真结果例证了所提方法的有效性。     

一类线性离散系统H∞鲁棒容错控制器设计

从不确定线性离散控制系统的传感器或／和执行器等部件极易发生故障的实际情况出发，对这类控制系统的鲁棒容错控制器设计问题作了研究。在假设传感器和执行器同时发生故障的情况下，基于状态反馈思想和H∞鲁棒控制理论，通过求解一个代数Riccati方程得到H∞鲁棒容错状态反馈控制律。因此，由该设计方法得到的控制律同样适用于传感器和执行器分别出现故障的情况。并通过仿真实例来验证该H∞鲁棒容错控制律不仅对不确定性和扰动具有H∞鲁棒性能，而且对传感器或／和执行器故障具有容错性能，从而说明该控制器设计方法的正确性和有效性。     

一类控制方向未知的非线性系统的输出调节

非线性系统高频增益的符号表示控制方向,在实际问题中难以精确测量.为了研究控制方向未知的一类具有非线性外部系统的不确定非线性系统全局鲁棒输出调节问题,通过设计一个内模系统将鲁棒输出调节问题转化为鲁棒稳定性问题,结合Nussbaum动态增益技术、自适应控制方法、鲁棒稳定性提出了一种动态输出反馈控制器.仿真结果验证了所提出控制器的有效性.     

一类时滞离散非线性系统的全维观测器设计

通过类Lyapunov方法,结合线性矩阵不等式(LMI)技术,给出了具有时滞的Lipschitz非线性离散系统全维观测器存在的充分条件.在此基础上,设计了具有扰动的时滞Lipschitz非线性离散系统的鲁棒观测器,提出了该鲁棒观测器存在的一个充分条件,并用具体例子说明了其可行性与有效性.     

一类非结构扰动模型采样系统的鲁棒稳定性

利用时域方法,讨论了一类非结构扰动模型采样系统的鲁棒稳定性问题：得出了数字最优控制器控制下一类非结构扰动模型采样系统鲁棒稳定性的充分条件,并得到了采样系统鲁棒稳定的新的上界;从例子的分析可以看出,把二次性能指标与鲁棒稳定性问题结合起来,使得所得结果的保守性大大降低;结果表明采样周期是一个关键性的设计参数。     

一类线性离散系统H∞鲁棒容错控制器设计

从不确定线性离散控制系统的传感器或/和执行器等部件极易发生故障的实际情况出发,对这类控制系统的鲁棒容错控制器设计问题作了研究.在假设传感器和执行器同时发生故障的情况下,基于状态反馈思想和H∞鲁棒控制理论,通过求解一个代数Riccati方程得到H∞鲁棒容错状态反馈控制律.因此,由该设计方法得到的控制律同样适用于传感器和执行器分别出现故障的情况.并通过仿真实例来验证该H∞鲁棒容错控制律不仅对不确定性和扰动具有H∞鲁棒性能,而且对传感器或/和执行器故障具有容错性能,从而说明该控制器设计方法的正确性和有效性.