不确定变时滞Lurie控制系统的鲁棒非脆弱保性能H_∞控制

针对参数不确定的时变时滞Lurie控制系统,研究了鲁棒非脆弱H∞保性能控制器的设计问题.首先利用Lyapunov泛函、积分不等式和引入自由权矩阵的方法,得到了系统绝对稳定及非脆弱保性能H∞控制器存在的充分条件,然后将其化为线性矩阵不等式,通过线性矩阵不等式的可行解构造控制器增益具有加法式摄动和乘法式摄动的非脆弱控制器.数值仿真例子说明结果的有效性.     

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 ,本文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 .     

多性能指标约束下的模糊容错控制系统设计

研究模糊非线性系统在同时具有区域极点、H∞和方差约束下的容错控制器的设计. 利用分解和等价原理,将模糊非线性系统多性能指标约束下的可靠控制问题,转换为一系列线性极限子系统的容错控制器的设计问题;利用线性矩阵不等式理论,给出多性能指标约束下的线性系统容错控制器设计方法,分析了相容指标的取值范围,并给出相容指标约束下的容错控制器设计步骤.仿真实例验证了结果的有效性.     

区域极点和H∞指标约束下的满意容错控制方法

对一类不确定性不满足匹配条件的线性系统,研究了区域极点和H∞指标约束下的满意容错控制器的设计问题.在连续型执行器故障的模式下,利用线性矩阵不等式技术,给出了2个指标约束下容错性能的相容性判别条件,分析了与区域极点指标相容的H∞指标的取值范围,并在相容指标约束下给出了满意容错控制器的设计方法.对歼击机纵向通道控制系统的仿真结果表明,所设计方法是有效的.     

多工作点飞机的多目标飞行控制器设计

针对具有多工作点的飞机,基于Lyapunov理论提出了一种多目标飞行控制器设计方法.在存在未知系统参数条件下,该方法同时考虑了飞机的操纵品质要求和鲁棒稳定性.利用线性矩阵不等式(LMI)方法推导了多工作点飞行条件下的操纵品质准则.基于参数相关Lyapunov函数和描述系统方法,得到了飞行控制系统鲁棒稳定性条件.飞行控制器设计方法可以归结为求解一组线性矩阵不等式.仿真结果验证了设计方法的有效性.     

网络化控制系统连续动态输出反馈控制器设计

研究一类网络化控制系统的连续动态输出反馈控制器的设计问题.假设网络化控制系统的被控对象为一个定常时滞系统,其网络诱导时滞是随机的且小于一个采样周期的情况下,将此类网络化控制系统模型化为一个混合系统.然后采用李亚普诺夫函数、线性矩阵不等式的方法推导出了该网络化控制系统渐近稳定的充分条件.根据此充分条件,给定一个等式约束,然后通过求解一组线性矩阵不等式,获得了连续动态输出反馈镇定控制器.最后给出一个具体的数值和仿真实例说明了此设计方法是有效的.     

不确定系统非脆弱H∞控制与仿真

应用线形矩阵不等式方法,考虑控制器实现过程中的摄动问题,对有干扰情况下飞机纵向不确定系统的非脆弱控制器设计问题进行了研究;并将控制器设计问题转化为具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题。通过求解一个线性矩阵不等式,即可得到该问题的一个可行解,简化了求解过程。最后将该控制器设计方法应用于某飞控系统进行非脆弱对比仿真。结果表明：所提出的控制器不仅满足控制系统性能要求,同时具有抗参数变化和干扰抑制能力。     

广义离散线性系统动态输出反馈H∞控制分析

研究了广义离散线性系统的动态输出反馈H∞控制问题.基于线性矩阵不等式和一个线性矩阵等式约束,导出动态输出反馈H∞控制器存在的一个充分条件,并指出所需要动态输出反馈H∞控制器的过程设计.     

时滞不确定δ算子控制系统的鲁棒非脆弱控制

考虑了一类时滞不确定δ算子控制系统的鲁棒非脆弱控制问题.基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式的方法,得出了系统存在非脆弱控制器的充分条件,并以线性矩阵不等式的形式给出.最后,数值算例表明了方法的有效性.     

静态输出反馈多目标控制的求解方法

研究了连续多面体不确定系统的多目标静态输出反馈控制问题,此目标静态输出反馈控制问题由双线性矩阵不等式(BMI)给出.为了计算静态输出反馈增益,提出了一种基于差分进化算法(DEA)和线性矩阵不等式(LMI)方法的新型混合算法.新算法的基本思想是通过DEA得到控制器的样本,并将BMI问题转化为凸约束优化问题,进而采用LMI方法来最小化系统的性能指标.以多目标H2/H∞控制问题为例,给出了基于静态输出反馈的多目标控制求解的具体方法,并用数值仿真例子说明了该算法的有效性.     

双舵轮自动导引车轨迹追踪控制算法

为提高双舵轮自动导引车(automated guided vehicle, AGV)轨迹跟踪控制性能,设计了基于模型预测控制的轨迹跟踪控制器。以双舵轮自动导引车为研究对象,首先建立自动导引车运动学模型,求得车体转弯半径,并重点分析双舵轮自动导引车转向优势;然后,对双舵轮导引车建立了基于模型预测控制的轨迹跟踪模型,并考虑车体运动性能指标及各类约束,最后通过仿真实验验证了模型预测控制算法用于双舵轮自动导引车的可行性,且分析了控制时域权重和预测时域长度两项模型参数对系统性能的影响;与基于比例-积分-微分轨迹跟踪控制器的自动导引车进行轨迹跟踪对比仿真实验。最终实验表明,采用该模型预测控制器可以满足各类约束条件,高效精准完成对连续大曲率目标路径的有效跟踪,同时具有较高的实时性和鲁棒性。     

基于鲁棒二自由度增益自适应Smith预估器的冷轧厚度计型AGC

综合考虑冷轧厚度计型AGC(automatic gauge control)控制对象模型的渐变性以及在低速轧制时大时延引起的厚度反馈较大时滞,提出一种冷轧厚度计型AGC控制的改进方法来减弱这些系统不确定性和厚度反馈时滞带来的不利影响. 推导出针对任意阶对象的增益自适应调节律,并给出了在保证系统鲁棒稳定条件下的控制器和滤波器参数选取原则. 仿真结果证明这一新方法可有效地抑制干扰,而且在对象参数摄动时系统具有鲁棒稳定性.     

前馈厚度控制的外部自激励定量反馈调节

分析了板材轧制过程中出口厚度变化的成因.将不确定扰动的影响归结为轧机刚度系数摄动和轧件塑性系数摄动,建立了双摄动厚度控制模型.综合考虑轧机系统的外部不确定扰动,针对轧制道次间的不确定性,在频域内将板厚信息转化为轧机系统边界性能指标,设计抑制前馈扰动的外部自激励定量反馈控制器.仿真实验表明,设计的控制器能有效抑制轧制过程中的外部扰动,具有良好的鲁棒性能,并能直观保证系统调整时的鲁棒稳定性,适于工业生产.     

热轧带钢板形板厚反馈解耦控制

宽带钢热连轧过程中,板形控制和板厚控制本质上都是对轧制过程中有载辊缝的控制,因此两者各自的控制回路必然存在着相互耦合的关系,这种耦合关系严重影响热轧宽带钢板形板厚综合质量的提高.本文在建立板形板厚耦合模型的基础上.采用反馈解耦控制方法,实现了板形板厚的解耦控制.计算机仿真结果表明,解耦控制环节的引入,基本消除板厚控制和板形控制之间的影响,尤其是消除辊缝调节对板凸度的连带干扰,解耦控制效果良好.     

催化裂化装置的非线性预测控制

基于反馈线性化方法,提出了一种有输入、输出约束条件的多入多出非线性系统的预测控制方法。催化裂化装置(FCCU)的反应再生部分是一个典型的非线性系统,基于FCCU的机理模型,采用该控制方法设计了非线性预测控制器,并对其跟踪能力和稳定性进行了仿真分析。仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的跟踪性能和稳定性。     

AGC－AFC综合系统解耦控制

分析了板材轧制控制过程，给出了板厚板形综合系统（ＡＧＣ－ＡＦＣ）反馈闭环控制的数学模型；对ＡＧＣ－ＡＦＣ系统进行了解耦；引进Ｓｍｉｔｈ预估器补偿系统延迟环节的影响；最后采用ＰＩＤ方法实现对ＡＧＣ—ＡＦＣ系统的控制。仿真实验结果显示了上述方法的有效性。     

考虑测量噪声的车辆自适应巡航控制系统纵向跟车研究

提出一种具有自适应补偿能力的反馈校正模型预测控制器设计方法,该控制器由卡尔曼滤波器和模型预测控制器构成.建立ACC控制系统车间纵向跟车动力学模型,采用卡尔曼滤波器进行状态变量的估计,消除测量噪声的干扰;利用反馈校正机制改进跟车预测模型,以处理参数不完全确定和外部干扰对模型精度带来的影响,并采用向量松弛因子对硬约束进行软化处理,避免优化求解过程中出现无可行解的情况.将本文所设计的控制器转化为带约束的二次规划问题,利用MPC控制器滚动优化的特点,将控制量作用于被控对象,实现自适应巡航控制.实验结果表明:在存在测量噪声的情况下,本文提出的方法有效地提高了ACC系统的跟车安全性和乘坐舒适性,并且系统具备良好的抗干扰能力.      

卫星编队的管道模型预测控制方法研究

提出一种针对静止轨道卫星编队构型保持的管道模型预测控制策略.利用CWH方程,构建了轨道相对运动模型.通过构建误差管道,设计鲁棒模型预测控制器,解决了模型失配所导致的不确定性问题.在Matlab/Simulink中搭建了系统仿真模型并进行了构型保持仿真.仿真结果显示,所设计的控制器能够很好地克服空间干扰以及模型失配所带来的不确定性,实现卫星编队的构型保持.      

城市路网的鲁棒预测控制

针对模型不确定的城市路网系统,设计了使闭环系统渐近稳定的鲁棒预测状态反馈控制器.首先,将"存储与向前"路段线性模型扩展为城市路网拓扑模型.同时考虑实际情况中路况变化、测量误差等因素引起的饱和流量、车辆数的不确定性的影响,提出了具有不确定参数的城市路网系统模型.然后,采用线性矩阵不等式处理方法求解一个具有约束的凸优化问题,给出了状态反馈控制器设计方法.最后通过Matlab仿真验证了所提方法能有效缓解城市交通拥堵和优化信号灯.     

自主车辆线性时变模型预测路径跟踪控制

为提高自主车辆路径跟踪控制的实时性和鲁棒性,研究一种线性时变模型预测路径跟踪控制方法.建立用于控制器仿真验证的纵向侧向二维车辆非线性动力学模型;从二轮三自由度模型出发,推导出线性时变路径跟踪预测模型;引入向量松弛因子解决优化求解过程中硬约束导致的控制算法非可行解问题,基于模型预测控制理论将路径跟踪控制算法转化为带软约束的在线二次规划问题;最后通过Matlab/Simulink实现车辆动力学建模和控制器设计,双移线工况仿真结果表明,所设计的控制器能够适应不同车速、不同设计参数的鲁棒性要求.