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约束预测控制器设计的新方法

自动化学报 2005年第5期31卷 655-661页

作者：席裕庚张群亮 Institute of Automation Shanghai Jiaotong University Shanghai 200030

Using the framework of predictive control algorithms and the analysis results of unconstrained predictive control systems, the desired pole placement is achieved by the coefficient mapping between the characteristic polynomials of the closed-loop system and the open-loop plant. The designed control law can not only ensure the dynamical performance of the closed-loop system, but also provide plentiful degrees of freedom to satisfy input-output constraints. Based on the theory of invariant set, this paper derives some sufficient conditions for the satisfaction of constraints with these degrees of freedom and presents an approach to design corresponding constrained *** constrained controller with performance guarantee can be designed off-line. Furthermore, it has convenient on-line computation and satisfies all constraints. A simulation example is presented to illustrate the proposed approach.

关键词：约束预测控制器控制算法定位技术特征多项式闭环系统

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不确定关联时滞系统的鲁棒H_∞滤波

控制理论与应用 2004年第2期21卷 267-270页

作者：张群亮关新平上海交通大学自动化研究所上海200030 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

考虑一类不确定关联时滞系统,其中的不确定性满足范数有界条件,以子系统输出作为输入,分别为每个子系统设计一个线性滤波器.通过将系统的状态向量和滤波误差向量组合成一个新的增广向量,原系统状态方程和滤波误差方程就可以组成一个新... 详细信息

考虑一类不确定关联时滞系统,其中的不确定性满足范数有界条件,以子系统输出作为输入,分别为每个子系统设计一个线性滤波器.通过将系统的状态向量和滤波误差向量组合成一个新的增广向量,原系统状态方程和滤波误差方程就可以组成一个新的增广系统.如果可以设计滤波器参数,使得干扰噪声到增广系统输出的增益为最小,则噪声对系统估计的影响也就降为最低,受噪声影响的状态向量就可以恢复出来.这样,原系统的滤波问题就转化为最小化增广系统增益问题.通过选择一个适当的Lyapunov函数,并基于Lyapunov稳定性定理,得到了滤波器存在的充分条件.为了简化滤波器设计过程,将上述充分条件的未知参数矩阵定义为一个新的变换矩阵,在此基础上,实施了一系列巧妙的矩阵等价变换,同时定义了几个新的矩阵变量,将原充分条件化成了一组易于求解的线性矩阵不等式(LMI).使用Matlab的LMI工具箱,可以对上述LMIs直接求解,最后的数值算例验证了所给设计方法的有效性.

关键词：关联时滞系统鲁棒H∞滤波不确定性线性矩阵不等式

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基于终端凸集约束的新MPC控制器

控制与决策 2006年第6期21卷 631-635页

作者：张群亮席裕庚上海交通大学自动化系上海200030

针对一类离散系统,研究了带有终端约束凸集的M PC控制问题.通过离线设计一组椭圆不变集,并将其组合成一个终端约束凸集,其中凸集参数作为在线优化变量.在线运算时,根据实际的终端状态即时地选择合适的终端不变集,从而有效地扩大了系统... 详细信息

针对一类离散系统,研究了带有终端约束凸集的M PC控制问题.通过离线设计一组椭圆不变集,并将其组合成一个终端约束凸集,其中凸集参数作为在线优化变量.在线运算时,根据实际的终端状态即时地选择合适的终端不变集,从而有效地扩大了系统的可行域.分别给出了设计M PC控制器的离线和在线算法,仿真实例说明了该方法的有效性.

关键词： MPC控制器终端约束不变集

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基于线性集结的预测控制器

控制理论与应用 2006年第5期23卷 763-767页

作者：张群亮席裕庚上海交通大学自动化系上海200240

针对一类受约束的线性离散系统,研究了基于集结预测控制器的可行性问题．通过一个列满秩的集结矩阵将维数较小的控制变量序列映射成在线优化变量序列,在不缩短控制时域的情况下,降低了在线优化变量的个数．给出了优化变量可集结的充分条... 详细信息

针对一类受约束的线性离散系统,研究了基于集结预测控制器的可行性问题．通过一个列满秩的集结矩阵将维数较小的控制变量序列映射成在线优化变量序列,在不缩短控制时域的情况下,降低了在线优化变量的个数．给出了优化变量可集结的充分条件,当集结矩阵满足这个条件时,在线求解优化问题总会得到可行解．最后,给出了一个仿真实例,仿真结果很好地验证了本文的结论．

关键词：集结预测控制可行性稳定性

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区间时滞组合系统的鲁棒分散H_∞控制

控制与决策 2002年第3期17卷 328-331,335页

作者：关新平张群亮段广仁燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 哈尔滨工业大学控制工程系黑龙江哈尔滨150001

研究一类区间时滞组合系统的鲁棒分散 H∞ 控制问题。基于 L MI方法 ,给出了该系统可分散控制的充分条件及相应控制器的设计方法。通过构造分散控制律 ,使得闭环系统鲁棒稳定且具有一定的H∞ 性能。分散控制器的设计可通过求解一组 L MI... 详细信息

研究一类区间时滞组合系统的鲁棒分散 H∞ 控制问题。基于 L MI方法 ,给出了该系统可分散控制的充分条件及相应控制器的设计方法。通过构造分散控制律 ,使得闭环系统鲁棒稳定且具有一定的H∞ 性能。分散控制器的设计可通过求解一组 L MIs得到。

关键词：区间时滞组合系统鲁棒分散H∞控制分散镇定

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连续时间稳定线性系统的混沌反控制研究

物理学报 2002年第10期51卷 2216-2220页

作者：关新平范正平张群亮王益群中国矿业大学信息与电气工程学院徐州221008 燕山大学电气工程学院秦皇岛066004

从混沌反控制定义的本质出发 ,利用传统的控制方法 ,研究了连续时间稳定线性系统的混沌反控制问题 .通过巧妙地引入跟踪控制 ,成功地实现了连续时间稳定线性系统的混沌化 .该方法无需计算系统的Lyapunov指数 ,大大降低了混沌反控制的计... 详细信息

从混沌反控制定义的本质出发 ,利用传统的控制方法 ,研究了连续时间稳定线性系统的混沌反控制问题 .通过巧妙地引入跟踪控制 ,成功地实现了连续时间稳定线性系统的混沌化 .该方法无需计算系统的Lyapunov指数 ,大大降低了混沌反控制的计算量。

关键词：连续时间稳定线性系统混沌反控制混沌系统控制器

钯催化/光诱导的不对称[8+2]偶极环加成反应研究

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钯催化/光诱导的不对称[8+2]偶极环加成反应研究

作者：张群亮华中师范大学

学位级别：硕士

中环化合物,特别是十元环化合物是一类重要的环状骨架,广泛存在于天然化合物与一些具有药物活性的分子当中。传统的高阶[8+2]环加成反应通常只能够构建含有十元环骨架的并环结构,一定程度上限制了其在有机合成中的应用。另一方面,基于... 详细信息

中环化合物,特别是十元环化合物是一类重要的环状骨架,广泛存在于天然化合物与一些具有药物活性的分子当中。传统的高阶[8+2]环加成反应通常只能够构建含有十元环骨架的并环结构,一定程度上限制了其在有机合成中的应用。另一方面,基于钯催化的烯丙基化实现催化不对称的高阶偶极环加成反应,被认为是构建中环化合物的一类新颖的有效手段,但高阶[8+2]偶极环加成反应仍然是一项挑战。本论文针对这一挑战,同时在课题组前期工作的基础上,通过使用我们课题组发展的P,S配体,首次实现了钯催化/光诱导的不对称[8+2]偶极环加成反应。在该工作中,我们通过调节烯基恶嗪酮N上的保护基,成功避免钯催化开环后的脱羧过程,使其直接形成钯稳定的1,8偶极中间体。基于对反应效率及对映选择性的考虑,通过筛选不同的配体我们发现P,S配体是该反应中的最优配体。随后,我们对底物的适用范围进行了考察,结果表明该反应能够以70%-97%的收率和最高97:3的er值得到一系列含有季碳手性中心的十元环产物。所有产物均通过核磁共振氢谱、碳谱、HPLC、旋光及质谱确认。此外,根据相关文献报道和DFT计算,我们提出了该反应可能的机理。

关键词：中环化合物 [8+2]环加成不对称催化钯催化可见光活化

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不确定系统的鲁棒控制与滤波

不确定系统的鲁棒控制与滤波

作者：张群亮燕山大学

学位级别：硕士

不确定系统的鲁棒控制与滤波一直是控制理论研究的热点。在过去的几十年里，许多学者对此问题做了研究，给出了大量有意义的结果，但是仍有很多问题没有解决，如2-D系统的弹性控制问题，关联时滞系统的滤波问题，广义不确定系统的鲁棒... 详细信息

不确定系统的鲁棒控制与滤波一直是控制理论研究的热点。在过去的几十年里，许多学者对此问题做了研究，给出了大量有意义的结果，但是仍有很多问题没有解决，如2-D系统的弹性控制问题，关联时滞系统的滤波问题，广义不确定系统的鲁棒控制器与滤波器的设计问题，以及非线性系统的滤波问题。这些问题的研究必将极大地推动控制理论的发展。鉴于此，本文在这个领域做了一些研究，主要结果如下：一、研究了2-D系统弹性保成本控制器的设计问题。基于Lyapunov-Krasovskii泛函的方法，给出了2-D系统弹性保成本控制器存在的充分条件以及控制器的设计方法，并通过数值算例说明了该方法的优越性。二、研究了一类区间关联时滞系统的鲁棒分散控制问题。同时考虑了系统矩阵和关联矩阵中存在的不确定性对系统性能指标的影响，给出了设计控制器的LMI方法，仿真分析很好地验证了该方法。三、基于鲁棒控制思想，分别研究了不确定离散时滞系统，广义系统，以及关联大系统的鲁棒滤波问题。该方法不需要限定系统的噪声输入信号为高斯白噪声，而只要求噪声信号为能量有界。通过分析误差增广系统的鲁棒性能指标，得到了滤波器存在的充分条件，并通过矩阵变换，将最后的结果化为LMI。四、研究了一类不确定非线性时滞系统的指数滤波器设计问题，提出了一种设计指数滤波器的方法，使用该方法设计的滤波器可以同时保证滤波器的稳态性能和暂态性能，通过选取滤波器的衰减指数，可以使得滤波器具有良好的衰减性能，仿真结果很好地验证了所给出的方法。

关键词：不确定性鲁棒控制鲁棒滤波线性矩阵不等式指数滤波

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一类2-D不确定离散系统的弹性保成本控制

控制理论与应用 2004年第1期21卷 125-128页

作者：关新平张群亮龙承念燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 上海交通大学自动化研究所上海200030

当被控系统的数学模型存在不确定性时,需要设计鲁棒控制器才能使得受控系统稳定,然而,如果控制器本身也存在不确定性时,系统就会变得复杂难以控制,使用传统的鲁棒控制方法很难达到期望的控制目标,甚至不能保证受控系统的稳定性.本研究... 详细信息

当被控系统的数学模型存在不确定性时,需要设计鲁棒控制器才能使得受控系统稳定,然而,如果控制器本身也存在不确定性时,系统就会变得复杂难以控制,使用传统的鲁棒控制方法很难达到期望的控制目标,甚至不能保证受控系统的稳定性.本研究就是针对当系统模型和控制器同时存在不确定性时,给出了设计稳定控制器的简便方法.通过将控制器的不确定性分别表示为加法式和乘法式摄动,研究了以上两种系统的弹性保成本控制问题,并给出了相应控制器的设计方法.在主要结果推导过程中,巧妙运用了各种矩阵不等式放缩和等价参数变换等数学方法,最终将主要结果表示为线性矩阵不等式(LMI),利用Matlab的LMI工具箱,可以很方便地设计所需要的控制器.最后,对同一个受控系统,分别施加利用本文结果和已有结果设计的控制器,发现前者可以很好地控制系统,而后者却不能使受控系统稳定,从而验证了所得结果的有效性.

关键词： 2-D不确定离散系统弹性保成本控制鲁棒控制稳定性数学模型