混合H2/H∞鲁棒控制器设计

在状态空间描述下,定义了混合H₂/H_∞控制的完整信息、完整控制、干扰顺馈、输出估计这4种典型情况.在二次稳定意义上,讨论了混合H₂/H_∞的性能指标,及这4种典型情况的混合H₂/H_∞线性反馈控制器设计,给出了充分必要条件.在典型情况分析的基础上,研究一般意义上的混合H₂/H_∞反馈控制器设计.H₂和H_∞的干扰输入阵及性能评价函数各不相同时的混合H₂/H_∞反馈控制器,与H₂和H_∞控制器设计相似,归结为解两个Riccati方程.但这两个Riccati方程含有参数,最优解要通过搜索这两个参数得到.结果包含了单纯的H₂和H_∞设计,可看作是H₂,H_∞和混合H₂/H_∞的统一设计方法.最后通过一个简单的例子,说明了控制器设计方法的可行性.     

一类线性切换系统具有H∞性能指标的二次稳定

研究了一类线性切换系统具有H_∞扰动衰减度二次稳定问题.这类线性切换系统由两个子系统组成,并且每个子系统都不是具有H_∞扰动衰减度二次稳定的.利用单Lyapunov函数方法,得到了线性切换系统具有H_∞扰动衰减度二次稳定的充分条件,同时由凸组合系统设计出确保线性切换系统二次稳定且具有H_∞扰动衰减度的切换律.进一步,还给出了线性切换系统具有H_∞扰动衰减度二次稳定的必要条件.最后的仿真实例表明了结论的有效性.     

时延网络化控制系统的H2/H∞混合控制

针对存在多步随机传输时延的网络化控制系统模型 ,研究了其随机稳定性及H₂/H_∞混合控制问题 .在一定的系统通信控制模式下 ,网络传输时延可以建模为一个马尔可夫随机过程 ,通过增广系统状态的方法将原系统转化为一个具有随机跳变系数的离散系统 ,同时通过建立随机跳变Lyapunov函数 ,构建了满足系统随机稳定的H_∞次优和H₂/H_∞混合控制状态反馈控制器 .该控制器可通过求解一组耦合的矩阵不等式而得 .     

混合H2/H∞参数辨识

研究了混合H₂/H_∞参数辨识问题.将混合H₂/H_∞估计方法应用到系统参数辨识中,给出了混合H₂/H_∞参数辨识算法.所得的算法不仅能满足规定的鲁棒性能,且为最小二乘(LS)参数估计误差判据提供了一个最优上界.结果表明:提高辨识的鲁棒性,需要牺牲辨识的精度作为代价.最后,仿真结果也验证了该方法的有效性.     

H2/H∞保性能控制理论在静止无功发生器控制中的应用

利用H₂/H_∞保性能控制理论和直接反馈线性化, 给出了单机无穷大系统中, 具有参数摄动的静止无功发生器(STATCOM)的非线性控制模型. 使用MATLAB软件得出H₂/H_∞保性能控制律, 表示为线性矩阵不等式(LMI).在扰动及参数摄动的条件下进行了仿真. 结果表明这种控制方法同时具有鲁棒性和最优性能, 降低了单纯H_∞控制方法的保守性, 提高了电力系统的稳定性, 并满足电压精度的要求.     

具有域极点配置的混合H2 /H∞ 滤波

解决了具有域极点配置的连续时不变系统的混合H₂ /H_∞ 滤波问题. 通过采用线性矩阵不等式 (LMI)方法描述域稳定性限制、H₂ 和H_∞ 优化, 以建立求解这个问题的总框架. 这个问题的可解性的充分必要条件由一组LMI给出. 最后用一个数字例子来说明所给出的设计方法.     

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T-S模型的集装箱桥吊防摇H∞控制

集装箱桥吊是一个不确定非线性系统, 但是把它作为一个不确定系统来研究却很少, 本文使用了基于T-S模型的H_∞控制把系统可稳和H_∞控制转化为解一系列矩阵不等式(LMI: linear matrix inequality)的问题, 得出最优的反馈矩阵, 设计出基于T-S模型的H_∞控制器. 并把这种方法进行了仿真, 结果表明这种方法简单可行, 并且具有很好的鲁棒性.     

有限时间H∞控制系统设计的精细积分方法

按照结构力学与最优控制的模拟理论, H_∞ 状态反馈控制系统的最优H_∞ 范数γop 可以通过求广义Rayleigh商的最小本征值得到. 利用精细积分法和扩展的Wittrick_Williams(W_W )方法, 可以求解有限时间H_∞ 状态反馈控制的Riccati微分方程, 并确定其最优H_∞ 范数γop, 实现控制系统的设计. 在此基础上, 闭环H_∞ 控制系统状态方程的解也可以由精细积分法计算, 虽然     

不确定Delta算子系统的鲁棒H∞重构控制

讨论一类含有参数不确定和执行器故障的Delta算子系统鲁棒H_∞ 重构控制设计问题. 通过利用故障检测与隔离(FDI)技术, 在考虑不可检测故障执行器输入为能量有界的干扰信号情形下, 基于H_∞ 干扰抑制的思想, 给出了系统可鲁棒H_∞ 镇定的充分条件. 所设计的控制器可使闭环系统鲁棒稳定, 而且对可允许的不确定性和执行器故障具有一定的H_∞ 性能. 数值例子说明了本文设计方法的有效性.     

广义系统输出反馈严格正实控制器设计

研究连续广义系统的正实控制问题。目的是设计静态输出反馈和动态输出反馈严格正实控制器使得闭环系统容许且扩展严格正实。基于广义系统严格正实引理，利用线性矩阵不等式和广义代数Riccati不等式，给出了广义系统静态输出反馈和动态输出反馈严格正实控制器存在的充要条件及设计方法。对动态输出反馈情形，给出了一个数值算例说明控制器设计方法的有效性及可行性。     

一种推广的组合非线性输出反馈控制

针对多变量饱和线性系统的时变参考输入跟踪问题,研究了一种组合非线性输出反馈控制器的设计方法.基于原始的组合非线性反馈理论,构造了全阶和降阶输出反馈控制器.控制器由线性输出反馈项和非线性反馈项组成,使得闭环系统在包含于吸引域的不变集内渐近稳定.除了能够跟踪时变参考输入外,系统还具有良好的动态性能.仿真结果说明了所开发控制器的有效性.     

A state-space approach to parameterization of stabilizingcontrollers for nonlinear systems

A state-space approach to the Youla parameterization of stabilizing controllers for linear and nonlinear systems is suggested. The stabilizing controllers (or a class of stabilizing controllers for nonlinear systems) are characterized as fractional transformations of stable parameters. The main idea behind this approach is to decompose the output feedback stabilization problem into state feedback and state estimation problems. The parameterized output feedback controllers have separation structures. This machinery allows the parameterization of stabilizing controllers to be conducted directly in state space without using coprime factorization     

Distributed output regulation for multi-agent systems with norm-bounded uncertainties

In this paper, we consider the distributed robust output regulation problem for multi-agent systems (MASs). It is involved with a group of heterogeneous high-order linear uncertain systems and an linear exosystem. The regulated output is a combination of the output of MAS and the exosystem, which is defined based on controlling demands. Distributed controllers are designed to ensure that the regulated output converges to the origin and meanwhile the closed-loop MAS is stable. The sufficient conditions for the solvability of distributed output regulation problem are given in terms of linear matrix inequalities. And algorithms are proposed to design distributed dynamic controllers with state feedback and output feedback, via the help of internal models. It is shown that, for any time-invariant norm-bounded uncertainties, the given controllers can realise the objective of output regulation.     

Observer-based output feedback control of discrete-time linear systems with input and output delays

In this paper, we study observer-based output feedback control of discrete-time linear systems with both multiple input and output delays. By generalising our recently developed truncated predictor feedback approach for state feedback stabilisation of discrete-time time-delay systems to the design of observer-based output feedback, two types of observer-based output feedback controllers, one being memory and the other memoryless, are constructed. Both full-order and reduced-order observer-based controllers are established in both the memory and memoryless schemes. It is shown that the separation principle holds for the memory observer-based output feedback controllers, but does not hold for the memoryless ones. We further show that the proposed observer-based output feedback controllers solve both the l₂ and l_∞ semi-global stabilisation problems. A numerical example is given to illustrate the effectiveness of the proposed approaches.     

具有干扰输入的大型互联线性系统的分散有限时间镇定

借助于大型互联线性系统有限时间稳定性的定义,对具有干扰输入的大型互联线性系统引入了分散有限时间镇定的概念,并对一类具有干扰输入的大型互联不确定线性系统进行了分散状态反馈和分散动态输出反馈控制器设计,利用线性矩阵不等式（LMI）方法,提出了一个充分条件.当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是有限时间稳定的.     

基于LMI的大型互联线性系统的分散有限时间镇定

借助于有限时间稳定性的定义,针对大型互联线性系统,引入了分散有限时间镇定的概念.对一类大型互联线性系统进行分散状态反馈和分散动态输出反馈控制器设计,利用线性矩阵不等式(LMI)的方法提出一个充分条件,当反馈控制律作用于该系统时,闭环系统是有限时间稳定的.仿真算例说明了所得结论的可行性和有效性.     

Optimal fixed‐structure control for linear non‐negative dynamical systems

In this paper, we develop optimal output feedback controllers for set‐point regulation of linear non‐negative dynamical systems. Specifically, using a constrained fixed‐structure control framework we develop optimal output feedback control laws that guarantee that the trajectories of the closed‐loop system remain in the non‐negative orthant of the state space for non‐negative initial conditions. In addition, we characterize domains of attraction predicated on closed and open Lyapunov level surfaces contained in the non‐negative orthant for unconstrained optimal linear‐quadratic output feedback controllers. Output feedback controllers for compartmental systems with non‐negative inputs are also given. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

线性广义系统的鲁棒严格耗散控制

利用线性矩阵不等式(LMI)方法,给出线性广义系统容许且严格耗散的充分必要条件,由此得到状态反馈和动态输出反馈严格耗散控制器的存在条件及设计方法.考虑除E外所有系数矩阵均具有范数有界时变不确定性的广义系统的鲁棒严格耗散控制问题,给出了系统广义二次稳定且严格耗散的充分条件,以及状态反馈和动态输出反馈鲁棒严格耗散控制器的存在条件及构造方法.     

基于状态反馈的一类非线性系统动态输出反馈镇定

针对一类具有线性不可测量状态的非线性系统,基于状态反馈稳定控制器,利用不变流形和滑模变结构控制技术设计了动态输出反馈镇定控制器.这类控制器的结构类似于系统的状态反馈稳定控制器,在较简单的假定条件下,能够保证被控系统的状态得到渐近镇定.仿真算例表明该动态输出反馈控制器具有较强的镇定能力.