基于多面体不变集的离线鲁棒预测控制器综合

提出一种基于多面体不变集的离线鲁棒预测控制器综合算法.该算法离线确定一组反馈控制律及其对应的不变集,在线控制时根据当前状态所处的位置选择相应的控制律,不仅扩大了初始可行域,还能在一定程度上改善控制性能.仿真结果表明了采用多面体不变集的优越性.     

多线性凸多面体对象族的鲁棒镇定

研究了由多个不确定对象串联所构成的多线性凸多面体对象族的鲁棒镇定问题,在对控制器的结构进行某些假设的条件下,给出了控制器鲁棒镇定对象族的充分必要条件是它同时镇定所有的顶点对象.     

连续非线性系统的滑模鲁棒正不变集控制

针对一类具有控制和状态有界约束的连续非线性系统, 提出了一种基于单向辅助面滑模控制的正不变集设计方法. 该方法通过将约束条件引入单向辅助面的设计中, 利用单向辅助面构造系统状态的正不变集, 以保证系统状态和控制输入在整个过程中都能满足约束条件. 同时, 滑模控制器设计不再受到切换面的限制, 一些不稳定的超平面也可以作为单向辅助面以设计控制器. 随后给出该方法的稳定性分析以及正不变集的理论证明, 并且通过仿真验证了设计方法的有效性.     

基于鲁棒一步集的Tube不变集鲁棒模型预测控制

针对一类干扰有界的输入和状态受约束线性离散系统,提出了一种基于鲁棒一步集的Tube不 变集鲁棒模型预测控制方法.首先采用多面体不变集离线设计方法得到基于多面体不变集序列的扩 展终端约束集;然后为了扩大鲁棒模型预测控制的初始状态允许区域,并提高系统的鲁棒性,在扩展终端约束集的基础上,通过引入鲁棒一步集并借助Tube不变集控制策略,设计了基于鲁棒一步集的鲁棒模型预测控制方法,并给出了算法的存在性和稳定性证明. 该方法不仅极大地扩大了初始状态允许区域,而且对有界干扰具有有效的抑制作用,使得受扰系统收敛到以原点为中心的最小鲁棒正不变集内.最后仿真验证了算法的有效性.     

基于最小衰减率多面体不变集的鲁棒模型预测控制

针对一类具有输入输出约束的多胞体结构线性变参数系统,提出了一种基于最小衰减率多面体不变集的鲁棒模型预测控制算法,算法分为在线和离线两个部分.为增强系统控制效果,提高系统响应速度,离线算法首先采用寻求状态变量的最小衰减率的方法优化出一系列状态变量及相应的状态反馈控制律,然后构建出相应的多面体不变集序列;在线算法根据当前实测状态变量,在多面体不变集序列内确定状态变量所处的最小多面体不变集,通过在线优化得出系统的控制输入.给出了鲁棒模型预测控制算法的详细步骤和系统的闭环稳定性证明.仿真结果验证了本算法的有效性,表明本算法使系统的闭环响应更为快速和稳定.     

基于可达集的鲁棒模型预测控制

设计了一种基于可达集的鲁棒模型预测控制算法.首先确定了一个鲁棒不变集,并将此不变集用作模型预测控制的终端约束集;接着采用终端约束集对可达集的包含度作为优化指标;最后,采用预测时域逐渐减小的控制策略以保证在线优化存在可行解.从理论上证明了吸引域内的任意点在有限时域内都会被引导至终端约束集并始终停留在此集之内,并由仿真算例验证了本文所设计鲁棒模型预测控制算法的可行性.     

鲁棒镇定区间系统族的一个充分条件

讨论了区间系统族的鲁棒镇定问题,给出存在控制器鲁棒镇定区间系统族的一个充分条件,并且当这个条件成立时,得到了鲁棒镇定区间系统族的控制器的参数化公式.     

不确定时滞离散非线性系统的鲁棒耗散滤波

研究了一类带参数不确定性和非线性动态的离散时滞系统的鲁棒耗散滤波问题.所给系统中的不确定项是时变未知且范数有界.基于Lyapunov稳定性方法,先对参数已知而带有非线性动态的时滞离散系统,给出渐近稳定判据,然后讨论鲁棒耗散滤波器的存在条件及设计方法.在此基础上进一步考虑参数不确定性情形,将鲁棒耗散滤波器问题转化为参数确定的情况.从而将鲁棒耗散滤波器的设计问题转换为线性矩阵不等式的求解问题.最后给出仿真例子验证所得结果的有效性.     

连续和离散系统的鲁棒严格正实性*

本文提出了一种统一的鲁棒严格正实性判定准则，既适用于连续系统，又适用于离散系统，在此准则的基础上，形成了鲁棒严格正实滤波器和补偿器的设计方法，当考虑的系统是线性参数摄动系统或由若干个独立线性参数摄动系统串联成的，则本文给出的是端点结果。     

运用区间算法的约束非线性系统鲁棒模型预测控制

针对一类具有输入和状态约束的干扰有界非线性系统,提出了基于区间分析的约束非线性鲁棒模型预测控制,以降低计算量并扩大系统吸引域.首先,在集合运算的基础上,利用区间运算和函数区间扩展,给出了一种计算效能更好、保守性更低的非线性系统鲁棒一步集计算方法;其次,构造重叠的多面体控制不变集序列并以此计算约束非线性系统的鲁棒多步集,并通过设计基于集合的在线优化策略,提出了基于鲁棒一步集的单步优化非线性模型预测控制,有效降低了非线性优化的在线计算量;最后,仿真实例验证了算法的有效性.     

一类非线性系统最大可控不变集求解

针对非线性系统线性化在状态约束下最优鲁棒控制求解问题,提出了一种基于混合系统的非线性系统最大鲁棒控制不变集的方法.对于一类非线性系统通过平衡点线性化的方法转化为多模态的混合系统,并进行了混合逻辑动态模型(MLD)的建模,在不变集基本理论的基础上,通过多参数规划的混合整数规划(MIQP)的方法迭代求解最大可控不变集,并求得不变集内的最优控制器,解决系统的状态约束问题.通过一个非线性系统的实例进行建模、仿真,证明了本方法的可行性.     

基于混合系统模型的非线性系统最大可控不变集求解

针对非线性系统线性化在状态约束下最优鲁棒控制求解问题,提出了一种基于混合系统的分段仿射系统(PWA)建模,通过多次优化迭代的方法求解系统的最大鲁棒控制不变集的方法,并求得不变集内的最优控制器,解决系统的状态约束问题.通过一个非线性系统实例进行建模、仿真,证明了本方法的可行性.     

同时不变子空间与鲁棒干扰解耦

本文主要讨论了同时不变子空间的三种特征:即时域特征、频域特征和几何特征.特别对包含在给定子空间H中的最大同时不变子空间给出了新的描述.利用这些结果,文中首先给出了离散扰动系统鲁棒干扰解耦问题的充要条件,然后推广到连续扰动系统,获得了一个Kharitonov型的结果,使得两种扰动下的鲁棒干扰解耦问题在理论上得到了完整的解决.     

非线性控制系统的能控性及在刚体动力学中的应用

在 [4 ]的基础上运用不变流形研究非线性系统的能控性问题 .由于不变流形的构造较为容易 ,通过实例表明 ,文中得到的仿射非线性系统能控性定理在刚体动力学中的应用是有效的 .     

分解法求解非线性系统状态方程及其应用

利用分解法求解非线性系统状态方程,推导出相应的算法。给出计算实例,并用四阶龙格库塔方法进行比较,说明分解法比龙格—库塔方法具有更高的精度和更快的收敛性,该算法具有很大的普适性,是解决非线性系统计算问题的有效方法。     

Decentralized Nonlinear Robust Coordinated Control of UPFC and Generators in Multi‐ Machine Power System Via Pseudo‐Generalized Hamiltonian Theory

In this paper, based on a structure preserving power system with a unified power flow controller (UPFC), using pseudo‐generalized Hamiltonian function method and boundary‐function method, a nonlinear robust coordinated control law is constructed for multi‐machine power system oscillation damping. The 4‐machine 2‐area power system is used to demonstrate the performance of the proposed controller. Simulation results indicate that the proposed coordinated control scheme can effectively improve both transient stability and voltage regulation performance of the power system. ©2014 Chinese Automatic Control Society and Wiley Publishing Asia Pty Ltd     

Modeling of Maglev Yaw System of Wind Turbines and its Robust Trajectory Tracking Control in the Levitating and Landing Process Based on Ndob

The yaw system is one of the important parts of the horizontal axis wind turbines. In this paper, a novel maglev yaw system (MYS) is introduced, a novel robust controller based on nonlinear disturbance observer (NDOB) is proposed to improve the dynamic suspension stability of the MYS in its levitating and landing process. First, the dynamic model of the MYS is built and analyzed as well as the model of the force caused by crosswind exerting on the MYS, and then the mathematical model of the MYS is derived from its dynamic model. Second, since the uncertain internal disturbance originated from the MYS itself exists, in order to realize the finite time convergence and improve the robustness of the MYS, a NDOB‐based robust controller is designed via like nonsingular terminal sliding mode (LNTSM) method with the aid of backstepping design idea (BDI) to guarantee that the system output asymptotically tracks the reference trajectory, and the levitating and landing velocities of the MYS converge to their expectations globally and asymptotically in finite time. Finally, compared the conventional backstepping control (BC), the extensive simulation results show that the proposed robust controller has a better robustness and the MYS can realize smooth and reliable operations in its levitating and landing process in finite time, therefore the novel robust controller is substantiated to be effective and feasible.     

Robust dissipativity of discrete systems and its investigation with the help of a sequence of sets of Lyapunov functions

A generalized concept of robust dissipativity is introduced and theorems on the analysis of this property are formulated and proved with the help of the Lyapunov functions method. It is proposed to use a specially constructed sequence of sets of Lyapunov functions that can allow one to improve the initial estimate of the boundary set of a dissipative system up to the establishment of the asymptotic robust stability property in the limiting case. An example of investigating the dissipativity of a linear discrete system with unknown parameters under additive perturbation is given. __________ Translated from Kibernetika i Sistemnyi Analiz, No. 2, pp. 13–23, March–April 2008.