参数摄动的线性时滞系统鲁棒完整性控制器设计

利用lmi方法,针对不确定时滞系统的鲁棒模糊控制器设计及稳定性,提出了基于t-s的模糊模型,得到了使系统渐近稳定且具有h∞-扰动抑制度的模糊状态反馈控制器存在的充分条件,此充分条件以线性矩阵不等式的形式给出,因而具有数值易解性.

研究了具有外部干扰力矩及参数不确定性的航天器姿态控制问题。针对这类多输入-多输出的不确定非线性系统,基于一种非线性鲁棒分散控制理论,设计了结构简单而易于实现的控制器。该控制器中包含的积分环节可以补偿系统的各种未知因素,同时确保恒值调节系统不存在稳态误差。仿真结果表明：所设计的鲁棒分散控制器与非线性动态逆控制器相比,具有更优越的抗干扰能力和对模型不确定的适应能力。即使系统存在外部干扰及模型不确定性,仍可在闭环系统中实现精确的姿态控制。该控制器有效地提高了航天器姿态控制的鲁棒性和适应性。

采用鲁棒控制器的设计技术及鲁棒二次可镇定控制器的设计思想,对闭环系统进行鲁棒控制,以消除时滞因素和不确定性对实际系统的不良影响.通过构造一种新的lyapunov泛函,给出基于线性矩阵不等式形式的时滞依赖和时滞独立的控制器设计方法.结果表明,设计的状态反馈控制器,能使闭环系统在不确定性的容许变化范围内达到性能要求,降低了系统的灵敏度.数值算例表明,所得结果更具有普遍性,可应用于带有不确定项的时变时滞非标准型系统.

研究一类线性markov跳跃区间时滞系统的鲁棒h∞故障检测滤波器设计问题.采用基于自适应观测器的故障检测滤波器作为残差产生器,将鲁棒h∞故障检测滤波器设计问题归结为随机h∞滤波问题.应用lyapunov-krasovskii方法,通过引入松弛矩阵推导证明了问题可解的时滞依赖充分条件,并进一步通过求解线性矩阵不等式给出了故障检测滤波器参数矩阵的解.仿真算例验证了所提出方法的有效性.

针对一类含有不确定参数的线性时滞系统的控制问题,利用lmi方法研究了反馈控制器的分析与设计,设计的控制器对于所允许的参数不确定性和时滞,能保证闭环系统渐近稳定且闭环系统具有理想的性能指标,通过数值例子说明了所设计控制器的有效性和可行性。

基于lyapunov稳定性理论,采用线性矩阵不等式(lmi)处理方法,针对不确定线性时滞系统,分析了系统同时具有鲁棒稳定性能和h∞性能的充分条件,在此基础上,设计了不确定线性时滞系统的鲁棒无记忆的h∞控制器和鲁棒有记忆的h∞控制器,并给出了相应的证明,最后通过仿真实例验证了设计方法的有效性.

主要研究了一类时滞切换系统有关非线性执行器饱和的控制器设计问题。对于具有执行器饱和的时滞切换系统,设计了状态反馈控制器,构造了共同的lyapunov函数,并利用完备性定义给出了切换系统渐近稳定的充分条件,最后用schur引理将定理的充分条件等价地转化为线性矩阵不等式的形式。

在套代数框架下,应用素分解的方法,设计能同时强镇定两个时变线性系统的稳定控制器,并给出了所有控制器的参数化.应用该控制器参数化,对某类同时鲁棒强镇定问题进行研究,给出了两个时变线性系统可被同时强鲁棒镇定的充分条件.针对所得的控制器设计结果给出了数值例子,数值结果表明了该设计是有效和可行的.

研究一类具有markov随机时滞的markov跳跃线性离散系统的控制器设计问题.给出了系统随机稳定的充分必要条件,在公共控制器不存在时,所给出的依赖于模态和时滞的控制器可以保证系统随机稳定,并可以利用锥补线性化等方法求出控制器.仿真结果验证了所提出的控制器设计方法的有效性.

针对网络环境的不确定性和网络参数的时变性,采用不确定时滞系统模型对网络拥塞控制问题进行了研究。给出了利用线性矩阵不等式方法判定主动队列管理(activequeuemanagement,aqm)系统稳定的充分条件,以及基于求解非线性矩阵不等式的aqm控制器参数设计方法,设计了基于线性矩阵不等式的含时滞静态输出反馈控制器。仿真结果表明,利用该方法所得到的控制器是有效的,在变化的网络环境下,其动态响应更快,稳态波动更小。

研究一类具有状态时滞和输入时滞的时变时滞线性系统.首先,通过选取合适的lyapunov-krasovskii泛函,应用lmi方法和lyapunov-krasovskill稳定性定理对时滞相关的系统进行稳定性分析,并设计了相应的控制器.改进了时变时滞线性系统方面的一些结果.最后用实例验证所得到结果.

针对永磁同步电机(pmsm)绕组相电流与转速存在强耦合的特性,基于pmsm精确的数学模型,采用反馈线性化的方法设计了一非线性控制器。该设计方法不但实现了电机系统的完全解耦,而且有效抑制了参数摄动、负载扰动等不确定因素对系统性能的影响。仿真结果表明,采用反馈线性化方法设计的pmsm控制系统具有很好的速度跟踪效果,可以获得良好的稳态精度与动态性能。

针对一类非线性奇异时滞网络系统,给出了时滞脉冲控制器的设计方法.首先建立了不确定非线性奇异时滞网络脉冲控制系统的数学模型,然后应用李亚普诺夫定理,给出了在网络时滞脉冲控制器作用下,闭环非线性时滞奇异网络系统在容许的不确定参数条件下达到指数稳定的充分条件.该条件是一组线性矩阵不等式和代数不等式的组合,通过求解该不等式组可以得到时滞脉冲控制器的增益.并以推论的形式给出了相应的确定性非线性时滞奇异网络系统指数稳定的充分条件.最后,给出的数值仿真算例说明设计的网络时滞脉冲控制器能够镇定非线性时滞奇异网络系统.

针对具有未知参数的受扰非线性系统,提出了一种带有死区修正的自适应鲁棒l2设计方法。根据参数的先验信息,通过将光滑投影算法、死区修正技术与参数自适应律结合起来,既抑制了参数的漂移、减小了计算负担,又使估计参数达到了最小。当外界干扰为零时,算法能够保证跟踪误差渐近收敛于任意设定的死区。当外界干扰不等于零时,系统满足l2干扰抑制性能指标。仿真结果进一步说明了算法的有效性。

为了消除时滞和不确定性给实际系统造成的不良影响,采用鲁棒控制系统设计技术,进行鲁棒控制,对具有不确定性的系统,设计1个反馈增益控制器,使系统在不确定性的容许变化范围内满足设计要求,降低系统的灵敏度.通过构造一种新的lyapunov泛函方法,研究了一类带有时变时滞的不确定系统的鲁棒控制问题.通过细化不确定信息的结构,给出了基于线性矩阵不等式的控制器设计方法.

研究一类控制器失效下时滞系统的鲁棒l_∞可靠控制问题。基于切换的思想,将控制器可能发生失效的系统转化为含有两个子系统的切换系统,其中一个子系统是控制器未发生失效时稳定的子系统,另一个是控制器发生失效时不稳定的子系统。利用多lyapunov函数和平均驻留时间方法,得到线性矩阵不等式(lmi)表出的系统指数镇定且具有l_∞性能的条件及相应的l∞可靠切换控制器的设计方案,最后通过仿真验证方案的有效性。

采用两种不同的方法设计了一类状态时滞连续时间系统的控制器,并通过构造lyapunov函数研究了在控制器作用下这类系统的稳定性.最后通过仿真,比较了两种控制器的优劣.

研究一类具有不确定时滞性lur’e控制系统的状态观测器设计和基于状态观测器的鲁棒控制器设计问题.在系统状态不能直接被测量的情况下,通过构造增广系统,利用lyapunov稳定性理论,得到了关于lur’e控制系统存在状态观测器和基于状态观测器的鲁棒控制器的充分条件,并利用matlab的lmi工具箱求解状态观测器和控制器参数.最后,通过仿真实例验证了该设计方法的有效性和可行性.

可重复使用运载器(rlv)再入面临严重的扰动影响,对此设计一种抗扰动非线性最优控制器(adnoc).首先,基于时标分离原理设计快、慢双回路控制结构;其次,将角速率动态变换处理成线性形式,通过依赖状态的黎卡提方程(sdre)优化方法获得最优控制指令;然后,设计非线性扰动观测器用于估计外界干扰,并在非线性最优控制律中进行干扰补偿.仿真实验结果表明,所设计的控制器能良好地完成姿态跟踪控制,抑制扰动对姿态控制的影响,实现rlv的最优控制性能.

针对一类带有不确定性的单输入单输出的时滞非线性系统,提出了一种鲁棒非线性控制算法.利用反步设计的迭代设计思想,在每一步构造李亚普诺夫-克拉索夫斯基函数,用放大不等式的方法获得控制器,保证闭环系统的稳定性.以连续搅拌化学反应器为例的仿真结果也验证了控制器具有良好的控制特性.

利用可重复执行的交互式matlab软件,给出了鲁棒pid压力控制器的设计方法。研究结果表明,所设计的pid压力控制器的调节时间ts≤05s,当输入为阶跃信号时,系统能达到itae最优。仿真结果表明,通过串联一个增益放大器,当c0在01～10范围内变化时,所设计的pid压力控制器具有很强的鲁棒性。

利用可重复执行的交互式matlab软件,给出了鲁棒pid压力控制器的设计方法。研究结果表明,所设计的pid压力控制器的调节时间t_s≤0.5s,当输入为阶跃信号时,系统能达到itae最优。仿真结果表明,通过串联一个增益放大器,当c_0在0.1～10范围内变化时,所设计的pid压力控制器具有很强的鲁棒性。