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跳变系统在给定时间内的有限频段H_∞控制

控制理论与应用 2016年第2期33卷 251-256页

作者：周超洁栾小丽刘飞江南大学自动化学院轻工过程先进控制教育部重点实验室江苏无锡214122

本文针对特定频段的干扰信号,为多模态跳变系统设计给定时间控制器,在给定时间内设法使各模态轨迹在期望范围受限运动,且具有更强的干扰抑制能力.所提控制方案不仅从时间角度为降低跳变系统控制器设计的保守性提供了思路,频段信息的引... 详细信息

本文针对特定频段的干扰信号,为多模态跳变系统设计给定时间控制器,在给定时间内设法使各模态轨迹在期望范围受限运动,且具有更强的干扰抑制能力.所提控制方案不仅从时间角度为降低跳变系统控制器设计的保守性提供了思路,频段信息的引入也从频率角度降低了设计结果的保守性.仿真示例验证了所提算法的有效性以及优越性.

关键词：跳变系统有限频段给定时间控制干扰抑制

输入时滞马尔科夫跳变系统的稳定性分析与有限时间能量峰值控制研究

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输入时滞马尔科夫跳变系统的稳定性分析与有限时间能量峰值控制研...

作者：曾钰清江西理工大学

学位级别：硕士

在实际系统中,由于工作环境的变化或系统组件的故障,系统的状态会经常发生一些跳变,如果未对其进行合理的考虑则可能会造成系统性能的下降。马尔科夫跳变系统作为一种描述随机系统的重要方法,可以方便地描述实际应用中的许多系统,从而... 详细信息

在实际系统中,由于工作环境的变化或系统组件的故障,系统的状态会经常发生一些跳变,如果未对其进行合理的考虑则可能会造成系统性能的下降。马尔科夫跳变系统作为一种描述随机系统的重要方法,可以方便地描述实际应用中的许多系统,从而有大量学者通过研究马尔科夫跳变系统来解决实际系统的分析与控制问题。此外,由于信号的传输和处理需要消耗时间,在实际系统中,时滞往往不可避免,时滞的存在同样会导致系统的性能不佳甚至是系统受损。因此,研究马尔科夫跳变时滞系统的稳定性分析及控制方法具有重要的理论意义和应用价值。本文利用线性不等式技术讨论了几类马尔科夫跳变时滞系统的稳定性分析、有限时间能量峰值控制和H控制等问题,主要内容概括如下:(1)针对网络化控制系统中信号传输时滞及量化误差的控制问题进行了讨论。将网络化控制系统描述为变时滞系统,并基于候选函数及相关数学运算获得了使变时滞系统保持H稳定的定理,同时在此基础之上给出了信号量化误差的解决办法。(2)基于线性矩阵不等式技术,探讨具有输入时滞的马尔科夫跳变系统状态约束的控制问题,给出了系统在状态约束下H稳定的控制器设计条件,并将此条件推广到系统含有不确定性的情况中讨论,且所得定理相较于现有的一些成果具有较小的保守性。(3)研究马尔科夫跳变时滞系统的有限时间能量峰值控制问题。首先,基于牛顿莱布尼茨公式,用含有多个分布时滞项的状态空间来描述纯时滞系统,同时,根据线性矩阵不等式技术,得到了马尔科夫跳变纯时滞系统有限时间能量峰值稳定的充分条件,并在此基础上将定理拓展到马尔科夫跳变常时滞系统上,进而得到了满足两种时滞情况下的稳定性定理及控制器设计方法。将本文所得定理采用相关数值实例进行验证。实验结果表明,本文的控制方法不仅可以有效地保证马尔科夫跳变系统在不同时滞情况下的稳定性,而且相较于其他控制方法具有一定的优越性。

关键词：跳变系统时滞系统鲁棒控制有限时间稳定矩阵不等式

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不确定跳变系统鲁棒L_2-L_∞滤波

控制与决策 2005年第1期20卷 32-35,40页

作者：刘飞江南大学自动化研究所江苏无锡214122

针对既有连续时间演化,又含Markov事件驱动的一类混杂动态跳变系统,研究L2-L∞性能指标下的鲁棒滤波问题,只要系统遭受的外部干扰是能量有界的,便可保证一定的预设滤波误差峰值水平.在有限时间域内定义L2-L∞增益,利用随机稳定性分析获... 详细信息

针对既有连续时间演化,又含Markov事件驱动的一类混杂动态跳变系统,研究L2-L∞性能指标下的鲁棒滤波问题,只要系统遭受的外部干扰是能量有界的,便可保证一定的预设滤波误差峰值水平.在有限时间域内定义L2-L∞增益,利用随机稳定性分析获得了若干主要结果.鲁棒滤波器的分析和设计,不仅考虑了各模态下凸多面体形式描述的动态系统参数不确定性,更考虑了各模态间跳变转移概率的不确定性,使得滤波器对模态跳变机理具备了一定的鲁棒性.鲁棒滤波器的存在条件及设计方法可直接利用耦合线性矩阵不等式.最后用数值示例对结果进行了验证.

关键词：跳变系统滤波 L2-L∞ 性能指标鲁棒性 Markov

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马尔可夫跳变系统的蒙特卡罗仿真

电机与控制学报 2008年第1期12卷 80-83页

作者：何朕王毅孟范伟邵明哈尔滨工业大学控制科学与工程系黑龙江哈尔滨150001

针对跳变系统理论研究中缺少有效的仿真方法,提出了一种适用于跳变系统的蒙特卡罗法。跳变系统蒙特卡罗仿真的关键是马尔可夫链的仿真实现,研究了两种生成马尔可夫链的方法,即利用MATLAB函数randsrc和基于unifrnd函数产生均匀分布的随机... 详细信息

针对跳变系统理论研究中缺少有效的仿真方法,提出了一种适用于跳变系统的蒙特卡罗法。跳变系统蒙特卡罗仿真的关键是马尔可夫链的仿真实现,研究了两种生成马尔可夫链的方法,即利用MATLAB函数randsrc和基于unifrnd函数产生均匀分布的随机数,提出了根据转移概率矩阵P对随机数设置不同的阈值来形成马尔可夫链的算法。根据仿真的结果对转移概率进行了验证,该方法概念清晰,简单易行,可用于切换系统等一般随机系统的研究。

关键词：马尔可夫链蒙特卡罗仿真跳变系统转移概率矩阵

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L_2增益约束下跳变系统鲁棒控制

控制理论与应用 2006年第3期23卷 373-377页

作者：刘飞张曦煌江南大学自动化研究所江苏无锡214122

不确定跳变系统的L2增益条件与系统可镇定性和鲁棒性密切相关,本文阐述利用依赖于模态的状态反馈鲁棒控制律,以实现闭环系统输入输出L2增益约束的要求,一方面用凸多面体界定跳变系统各模态间的跳变转移率的变化,另一方面,用L2增益界定... 详细信息

不确定跳变系统的L2增益条件与系统可镇定性和鲁棒性密切相关,本文阐述利用依赖于模态的状态反馈鲁棒控制律,以实现闭环系统输入输出L2增益约束的要求,一方面用凸多面体界定跳变系统各模态间的跳变转移率的变化,另一方面,用L2增益界定对象状态方程中时变不确定参数,在一定概率空间下,获得的反馈控制律对不确定跳变概率和时变参数具有鲁棒性.反馈控制律的设计利用线性矩阵不等式技术,通过凸优化计算易于实现,最后给出了数值计算示例.

关键词：跳变系统 L2增益鲁棒控制不确定性凸优化

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具有饱和执行器跳变系统的鲁棒模型预测控制

系统工程与电子技术 2008年第4期30卷 696-699页

作者：陈娇蓉刘飞江南大学自动化研究所江苏无锡214122

针对一类具有饱和执行器的不确定离散Markov跳变系统,提出鲁棒模型预测控制器设计方法。为便于工程应用,考虑被控跳变系统各模态下的动态系统参数以及各模态间的跳变转移模态均存在不确定性的情形,这些不确定性均以凸多面体的形式给出... 详细信息

针对一类具有饱和执行器的不确定离散Markov跳变系统,提出鲁棒模型预测控制器设计方法。为便于工程应用,考虑被控跳变系统各模态下的动态系统参数以及各模态间的跳变转移模态均存在不确定性的情形,这些不确定性均以凸多面体的形式给出。预测控制器的求解通过在每一个采样时刻优化无穷时域的最坏二次性能指标实现,该预测控制序列在每个采样时刻表现为具有饱和特性的状态反馈控制律,从而使得所形成的闭环系统鲁棒均方稳定。为方便求解,将控制器的求解转化为以线性矩阵不等式形式给出的正半定规划(SDP)问题。数值示例验证了所提方法的有效性。

关键词：跳变系统饱和执行器鲁棒模型预测控制正半定规划

跳变双线性随机离散组合系统的保成本分散控制

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控制与决策 2006年第3期21卷 276-280页

作者：张小美郑毓蕃南通大学理学院江苏南通226007 华东师范大学计算机科学技术系上海200062

研究一类跳变双线性随机离散组合系统的保成本分散控制问题.首先给出问题可解的充分条件,然后基于线性矩阵不等式方法设计保成本分散状态反馈控制律.理想的保成本分散状态反馈控制器可通过应用现有的软件,求解一组线性矩阵不等式而得到... 详细信息

研究一类跳变双线性随机离散组合系统的保成本分散控制问题.首先给出问题可解的充分条件,然后基于线性矩阵不等式方法设计保成本分散状态反馈控制律.理想的保成本分散状态反馈控制器可通过应用现有的软件,求解一组线性矩阵不等式而得到.仿真例子说明了该方法的有效性.

关键词：分散控制保成本控制双线性系统跳变系统线性矩阵不等武

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跳变双线性随机系统饱和执行器的镇定

控制与决策 2008年第3期23卷 349-352页

作者：刘飞陈娇蓉江南大学自动化研究所江苏无锡214122

对于一类具有Markov跳变参数的双线性离散随机系统,研究其饱和执行器问题.分别采用一般二次型Lyapunov函数、饱和关联Lyapunov函数进行系统随机稳定性分析,以椭圆不变集构造随机稳定域,提出两种依赖于模态跳变率的饱和状态控制器设计方... 详细信息

对于一类具有Markov跳变参数的双线性离散随机系统,研究其饱和执行器问题.分别采用一般二次型Lyapunov函数、饱和关联Lyapunov函数进行系统随机稳定性分析,以椭圆不变集构造随机稳定域,提出两种依赖于模态跳变率的饱和状态控制器设计方法,两种方法均以线性矩阵不等式的形式给出.

关键词：双线性系统跳变系统饱和执行器椭圆不变集随机稳定性

跳变系统模型参考跟踪控制及其在航天器轨道控制中的应用

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跳变系统模型参考跟踪控制及其在航天器轨道控制中的应用

作者：李承靖哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

模型参考跟踪控制是控制领域中的一个重要研究方向,在众多实际控制工程领域有广泛的应用。另一方面,航天器轨道控制中的众多问题,都可归结为Markov跳变系统的模型参考输出跟踪控制问题。本文将常规的线性定常系统的模型跟踪控制问题推... 详细信息

模型参考跟踪控制是控制领域中的一个重要研究方向,在众多实际控制工程领域有广泛的应用。另一方面,航天器轨道控制中的众多问题,都可归结为Markov跳变系统的模型参考输出跟踪控制问题。本文将常规的线性定常系统的模型跟踪控制问题推广到跳变系统,提出了该问题的完全参数化求解算法及其在航天器几类典型轨道控制中的应用,为航天器轨道控制提供了新的思路。本文的主要结果包括以下三个方面:1.建立了Markov跳变系统的模型参考跟踪控制问题的参数化求解方法。首先,给出了跳变系统模型参考输出跟踪控制器的一般形式、存在条件及其证明。然后,建立了具有最大输入约束条件的线性矩阵不等式方法和最小能耗指标下的最优反馈控制器迭代算法来设计反馈镇定控制器。最后,将跳变系统的模型参考跟踪控制器的求解转化成对一组非齐次广义Sylvester方程组的求解,参考广义Sylvester方程的参数化通解的求解方法,给出了控制器的完全参数化表达式。本文所给出的控制器参数化形式简洁,求解方法易于编程实现。参数化表达式里包含了自由参数矩阵,给控制器设计带来额外的自由度,可以为进一步的控制器优化提供方便。2.建立了具有随机推力器故障的航天器轨道控制问题的控制器设计方法。给出了具有Markov跳变参数的Clohessy–Wiltshire方程作为该轨道控制问题的数学描述,将该问题归结为一个跳变系统模型参考输出跟踪控制问题。针对执行器随机故障下的航天器空间悬停和空间绕飞两类轨道控制任务,分别设计了相应任务下的参考模型,运用本文提出的参数化设计方法进行控制器求解并进行Matlab数值仿真。仿真结果表明,在推力器发生随机跳变故障的情况下,被控系统仍能快速平稳地跟踪上参考信号,并且满足最大推力约束等指标要求。3.给出了跳变系统模型参考跟踪控制方法在航天器反拦截轨道机动控制中的应用。针对航天器沿固定弹道飞行而容易被追踪和拦截的问题,介绍了一种基于跳变控制输入的航天器反拦截模型参考跟踪控制方法。将该控制问题归结为一个跳变系统模型参考跟踪问题,给出了航天器在随机切换控制下的模型参考跟踪控制问题的一般数学描述,建立了控制器的存在条件及其参数化设计算法,最后给出数值仿真验证了所提算法的有效性。

关键词：模型参考跟踪控制参数化方法跳变系统航天器轨道控制