低阶H∞控制器设计中的数值秩优化问题

低阶H∞控制器设计问题可以表示为一组线性矩阵不等式加上一个矩阵秩条件，本通过定义一个目标函数将其表示成满足一组线性矩阵不等式约束的矩阵秩优化问题，并利用数值秩概念证明了采用数值方法求解该优化问题的可行性。     

基于秩约束逼近的系统模型降阶

针对Daniel Ankelhed在2007年根据控制器设计原理提出的降阶模型,利用秩函数、核范数、谱范数与线性矩阵不等式的相互关系,将秩约束条件转化为线性矩阵不等式,使原降阶模型变为凸优化模型。数值试验表明降阶效果良好。     

一类分布参数切换系统的状态反馈控制研究

文章通过构造Lyapunov函数,利用线性矩阵不等式,对一类分布参数切换系统给出了状态反馈镇定的充分条件。该条件用一组线性矩阵不等式表示,将分布参数切换系统状态反馈镇定问题转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题,可借助Matlab中线性矩阵不等式工具箱求解,因而容易检验和应用。最后通过数值算例,验证所提设计方法的有效性。     

一类分布参数切换系统的保成本控制

文章通过构造Lyapunov函数,利用线性矩阵不等式,对一类分布参数切换系统给出了保成本控制存在的充分条件。该条件用一组线性矩阵不等式表示,将分布参数切换系统的保成本控制问题转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题,可借助Matlab中线性矩阵不等式工具箱求解,且结论容易检验和应用。最后通过数值算例,验证所提出设计方法的有效性。     

关于矩阵多项式秩的几个恒等式

矩阵运算的秩一般以不等式的形式出现,给矩阵秩的计算和应用造成诸多不便.利用互素多项式乘积秩的恒等式以及方阵幂秩的分块矩阵表示,给出了一般矩阵多项式秩的分块矩阵表示以及在矩阵可以对角化情况下的一个恒等式.     

具有时变参数不确定性线性系统的最优保成本控制

对一类具有块对角参数不确定性的系统，导出了二次保成本状态反馈控制律存在的条件，进而证明了这个条件等价于一组线性矩阵不等式的可解性问题，并通过这组线性矩阵不等式的解，给出了系统二次保成本控制律的一个参数化表示．在此基础上，将最优保成本控制律的设计问题转化成一个凸优化命题，而后者可以用现有的有关线性矩阵不等式软件求解．最后，给出了一个例子，以说明本文提出的方法，并和现有方法作了比较．表1，参10     

不确定切换时滞线性系统的状态反馈鲁棒H_∞控制

研究一类由任意有限多个具有参数不确定性和状态时滞的线性子系统组成的切换系统的状态反馈鲁棒H∞控制问题,利用Lyapunoy函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则.采用变量替代方法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式(LMIs),最后给出一个求解状态反馈控制器增益矩阵的仿真算例.     

一类线性离散切换系统的容错控制

文章研究了一类线性离散切换系统的容错控制问题;当执行器失效或部分失效时,利用Lyapunov函数法,建立了切换闭环系统混杂状态反馈容错控制器存在的充分条件;运用线性矩阵不等式将容错控制器设计问题转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题,可借助Matlab中线性矩阵不等式工具箱求解;通过数值算例,验证所提出设计方法的有效性。     

采用同伦算法的分散输出反馈控制器设计

针对一类状态矩阵和输入矩阵中存在数值界不确定性的时滞关联大系统,研究其分散鲁棒输出反馈控制器设计问题.基于一个时滞依赖有界实引理,将系统鲁棒分散H∞动态输出反馈控制器的解归结为一个非线性矩阵不等式的求解问题;选取适当的同伦函数来表示该非线性矩阵不等式,采用同伦迭代算法及Schur补引理,将求解非线性矩阵不等式转化为线性矩阵不等式的迭代求解问题.所得的控制器能使闭环大系统鲁棒稳定,并满足给定的H∞性能指标.仿真算例验证了该方法的有效性.     

具有Neumann边界的分布参数切换系统的鲁棒容错控制

研究了一类具有Neumann边界条件的分布参数切换系统的鲁棒容错控制问题.当执行器失效或部分失效时,利用Lyapunov函数法,建立了闭环切换系统混杂状态反馈容错控制器存在的充分条件.然后运用线性矩阵不等式将容错控制器设计问题转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题,可借助Matlab中线性矩阵不等式工具箱求解.数值算例证明,所提出设计方法是有效的.     

一类不确定线性离散切换系统的多指标状态反馈控制

对一类不确定线性离散切换系统,研究了具有区域极点指标、H∞指标及协方差指标的状态反馈控制问题.首先建立了使切换闭环系统满足上述指标的充分条件;然后运用线性矩阵不等式将具有上述三类指标的状态反馈控制器设计问题转化为一组线性矩阵不等式的可行解问题,借助Matlab中线性矩阵不等式工具箱求解,得出满足要求的状态反馈控制器;最后通过数值算例,说明所设计方法的有效性.     

关于矩阵的和与乘积秩的分块矩阵表示

利用分块矩阵的秩给出了矩阵的和与乘积秩的等式表示，作为结论应用，给出了矩阵的和与乘积等运算秩的有关不等式。     

基于T-S模型不确定离散时滞系统的保成本控制

针对非线性不确定时滞系统的模糊保成本控制问题,讨论了参数不确定离散时滞系统的模糊保成本控制问题,并基于线性矩阵不等式(LMI:Linear Matrix Inequality)给出了参数不确定离散时滞系统模糊保成本控制的控制律存在的一个充分条件及成本上界.从而使求解模糊保成本控制器的非优化问题转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题.数值仿真结果表明,所提出的方法是可行而有效的.     

一类时变时滞不确定系统的鲁棒保性能控制

针对一类线性时变时滞不确定系统,运用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法,讨论了系统的鲁棒保性能控制问题.给出了系统鲁棒稳定性条件,将结果表示成线性矩阵不等式的形式,并进一步给出了系统状态反馈控制器的设计方法.最后给出数值算例,说明了该方法的有效性.     

3维有限宽度Ising模型的模拟计算

本文发展了一种计算方法将3维Ising模型的转化矩阵V_1替换为一个秩更小的转化矩阵.将转化矩阵V_1表示为基矢量的线性叠加,我们发现可以将基矢量分为几组,一个基矢量与V_1的矩阵乘积可以被表示为同组基矢量的线性叠加.以此为原理,我们建立了一个新的转化矩阵V_2来描述一个基矢量和V_1的乘积与同组基矢量之间的关系,而一组包含基矢量的个数就是V_2的秩.V_2的秩比V_1小得多并包含最大特征值.本文用此方法计算了单位比热和单位磁矩.结果显示存在一对温度和磁场的组合使比热取得最大值,当N_1N_2增加时,比热峰值也增加.     

矩阵秩优化问题的一种分离算法

具有线性约束的最小矩阵秩优化问题在控制、信号处理、系统识别等领域都有着广泛的应用。在矩阵优化问题中,矩阵的秩能够反应数据的稀疏性,但由于矩阵秩函数的非凸性,矩阵秩优化问题一般解决起来比较困难。目前,矩阵核范数的应用对于解决矩阵秩优化问题提供了有效的工具。具有线性约束的最小核范数问题为最小秩问题最紧的凸松弛问题,对于最小核范数问题,如今已存在大量的算法,而可以解决最小化2个下半连续凸函数之和这一类优化问题的Douglas-Rachford分离技巧也同样可以用于此类问题的研究,运用此类技巧得到的算法具有良好的稳健性、有效性和收敛性。     

奇异系统的降阶H∞滤波器的设计

研究连续奇异系统的降阶H∞滤波器的设计问题,目的是设计出的线性滤波器的阶数要低于给定系统的维数,同时使得滤波误差动态系统是容许的,并且满足一定的H∞性能指标,最主要的工作是提出了降阶H∞滤波器阶数的一个新的上界,并给出了相应的降阶算法.降阶滤波器问题的可解性的充分必要条件是矩阵不等式和非凸秩约束组成的方程组的可解性,这里是使用显式构造的算法来解决这个非凸优化问题,并且提出了一个计算方法来求得相应矩阵不等式方程组的可行解,最后的数值例子说明了本文降阶设计算法的有效性.     

分散鲁棒H∞输出反馈控制器设计

针对一类状态矩阵、控制矩阵及关联矩阵存在数值界不确定性关联大系统,研究其分散鲁棒H∞输出反馈控制器设计问题.基于有界实引理将存在鲁棒分散H∞输出反馈控制器的条件归结为一组含有非线性矩阵不等式的求解问题,采用同伦思想和舒尔补引理,提出了在每一步通过固定不同参数将非线性矩阵不等式转化为线性矩阵不等式的迭代求解控制器的方法.所得控制器能使闭环关联大系统鲁棒稳定,并且满足给定的H∞性能指标.最后通过一个数值例子说明该设计方法的有效性.     

一类不确定非线性系统的鲁棒无记忆H∞控制器设计

文章处理了一类具有状态时滞,参数不确定性和具有有限能量干扰的非线性系统鲁棒H∞控制问题。以线性矩阵不等式的形式给出了这样一个控制器存在的充分条件。当这样的线性矩阵不等式是可解的,可以通过Matlab中的线性矩阵不等式工具箱很容易求得相应的控制器参数矩阵。最后数值例子阐述了推荐方法的可行性。     

一类不确定切换奇异系统的鲁棒H∞控制

研究一类由任意有限多个不确定子系统组成的切换奇异系统的状态反馈鲁棒H∞控制问题.利用共同Lyapunov函数方法和凸组合技术,给出由矩阵不等式表示的控制器存在的充分条件,并设计了相应的子控制器和切换规则.采用消元法,将该矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式.最后给出一个数值算例证明结论的有效性.研究结果表明:通过切换,闭环系统在整个状态空间上的每个点都满足鲁棒H∞性能,而并不要求每个子系统在整个状态空间上都满足鲁棒H∞性能,甚至也不要求其渐进稳定.