含间隙机械系统的混杂模型预测控制器

研究含间隙机械系统的混杂模型预测控制问题.首先,将含间隙机械系统的运行模式分为"间隙模式"和"接触模式".其次,建立了含间隙机械系统的混杂分段仿射 (PWA)模型.然后,利用模型预测控制 (MPC)的方法对约束PWA系统的最优控制进行求解,通过动态规划与多参数二次规划方法,得到了MPC的离线解.最后,通过将分段二次 (PWQ)Lyapunov函数的求解转换成半正定规划,找到了确保闭环控制稳定性的PWQ Lyaplanov函数.跟踪参考速度的实验结果表明,混杂模型预测控制器对含间隙机械系统的跟踪控制具有较好的效果,能够满足小采样时间系统的实时控制要求.     

多智能体系统协同控制与优化专刊序言

<正>0引言近年来,随着机器人技术、人工智能技术、无线通信和计算机技术的快速发展,控制系统的规模变得更大,控制任务也变得更加复杂,由此推动了多智能体系统的形成和发展.多智能体系统是由多个具有简单功能的智能体相互关联形成的网络系统,其中每个智能体具备一定的计算、通信、感知、学习和执行能力.这些智能体之间可通过信息交互协同合作完成特定的任务,也可协调解决智能体之间的矛盾和冲突.     

具有时滞的奇异系统H∞控制

针对具有时滞的奇异系统H∞输出反馈控制问题,利用Lyapunov泛函方法,得到闭环系统稳定且具有H∞-范数界γ的充分条件,基于相应的LMI可行解给出了动态控制器显式表示.最后,数值例子表明了该方法的正确性.     

基于区域极点约束的鲁棒H2控制

考虑了在区域极点约束下状态反馈的鲁棒H2控制问题.分别对含多面体不确定性的连 续和离散系统进行了讨论.基于LMI,给出了存在参数相关的Lyapunov矩阵的充分条件.利用 LMI凸优化方法的解,所得静态反馈控制器,不仅保证闭环系统的极点在-给定区域内,而且还 使性能指标H2的一上界达到最小.     

非完整约束多智能体系统基于屏障控制函数的分布式协同控制

本文设计了一种基于屏障控制函数(CBF)的分布式协同控制算法,实现了领航–跟随者框架下非完整约束多智能体系统的连通性与编队控制.首先,通过将连通性保持问题建模为系统约束,定义了该约束的调零屏障函数(ZBF).其次,在此基础上,构建李雅普诺夫函数与角速度输入之间的关系,对跟随者智能体设计了基于调零屏障函数的协同控制算法,其中线速度控制器保证跟随者的速度的跟踪与队形的跟踪,而梯度型角速度控制器实现跟随者角度的矫正.然后,利用调零屏障函数不变集相关引理证明了连通性约束集为正不变集,若初始时刻连通,则跟随者智能体始终与领航者保持连通性.同时,本文提出的算法实现编队误差的渐近收敛.本文中的队形适用常见的固定队形编队需求,也适用于领航者是动态(有线速度和角速度)的情况.最后,通过数值仿真进一步验证了该算法在不同队形需求下的有效性.     

自抗扰控制：研究成果总结与展望

自抗扰控制于1998年正式提出,至今已有近20年的发展历史,其理论研究已取得了较为丰硕的成果.结合作者在应用研究、参数整定与优化、稳定性分析、性能分析、算法改进等方面研究工作和经验,本文系统地梳理了自抗扰控制相关理论研究成果与进展,并相应地指出了需要进一步拓展、深入研究的内容或者可以另辟蹊径的方法、思路.     

面向云网融合的数据中心能效评估方法

云网融合的加速发展,既推动着数据中心规模快速增长,也带来了巨大的能源消耗.如何制定合理的数据中心能效评估标准已成为指导数据中心能效提升亟需解决的关键问题.针对单一指标很难全面衡量数据中心的能源效率,且不同的数据中心能效指标各有侧重,甚至互相矛盾的问题,提出了将多指标进行融合来综合评估数据中心的能效,采用了主客观结合的赋权方法,为不同的能效指标设置权重,设计了基于云模型的多指标融合评估策略,得到了更加科学、全面的数据中心能效评估结果.最后,利用灰色关联法分析了评估结果与各能效指标之间的关系,分析结果对数据中心能效的提升具有重要的指导意义.     

绿色能源互补智能电厂云控制系统研究

针对现代电力系统中设施庞杂、多源异构海量数据难以有效处理、“信息孤岛”长期存在以及整体优化调度管理能力不足等问题, 基于云控制系统理论, 以智能电厂为研究对象, 本文提出了智能电厂云控制系统(Intelligent power plant cloud control system, IPPCCS)解决方案. 基于智能电厂云控制系统, 针对绿色能源发电波动性强、抗扰能力差的问题, 利用机器学习算法对采集到的风电、光伏输出功率进行短时预测, 获知未来风、光机组功率输出情况. 在云端使用经济模型预测控制(Economic model predictive control, EMPC)算法, 通过实时滚动优化得到水轮机组的功率预测调度策略, 保证绿色能源互补发电的鲁棒性, 充分消纳风、光两种能源, 减少水轮机组启停和穿越振动区次数, 在为用户清洁、稳定供电的同时降低了机组寿命损耗. 最后, 一个区域云数据中心的供电算例表明了本文方法的有效性.     

基于屏障控制函数的轮式机器人系统多目标分布式协同控制

受多目标优化理论的启发,针对非完整约束轮式机器人设计基于屏障控制函数的多目标协同控制算法.该方法可实现队形控制主目标、连通性次级目标以及避碰次级目标,其中将连通性保持和避碰问题建模为两个系统约束,屏障控制函数作为约束对应的惩罚函数,可解决系统有输入或状态约束的问题.通过获取的局部信息将系统状态约束转化为屏障控制函数,利用屏障控制函数的类李雅普诺夫特性对其导数引入约束,再通过保证约束集的正不变性,达到控制目标.所提出方法可有效地避免控制器在连通性约束和避碰约束边界处的频繁切换,减小机械疲劳,在理论上可进一步扩展次级目标的数目,实现多目标控制.另外,所提出的协同控制算法对编队队形没有特殊要求,适用于不同编队需求和通信拓扑情况.最后通过数值仿真验证了所提出算法在不同情况下的有效性.     

隐蔽式攻击下的离散系统区间观测器设计

本文研究了隐蔽式攻击下的网络化控制系统的安全估计问题.首先,根据攻击保持隐蔽的条件,得到了攻击信号的上界和下界.其次,基于边界信息设计了一类原坐标系下的区间观测器,并进一步通过坐标变换放宽增益矩阵的设计条件,给出了变换下的区间观测器设计方法.然后,提出了基于H_∞滤波理论计算隐蔽式攻击下的最优观测器增益的方法,并通过求解线性矩阵不等式获得最优增益矩阵.最后,通过仿真算例验证了所提方法的有效性.