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执行器饱和时滞系统的控制综合研究

执行器饱和时滞系统的控制综合研究

作者：马坤宝河南科技学院

学位级别：硕士

实际反馈控制系统中,时滞现象和饱和现象会经常出现的,控制设计忽略它们的存在将会导致闭环性能变差甚至不稳定。过去二十年内,许多学者对时滞系统和饱和系统做了大量研究。针对具有执行器饱和约束的线性时滞系统,本文研究了其动态抗饱... 详细信息

实际反馈控制系统中,时滞现象和饱和现象会经常出现的,控制设计忽略它们的存在将会导致闭环性能变差甚至不稳定。过去二十年内,许多学者对时滞系统和饱和系统做了大量研究。针对具有执行器饱和约束的线性时滞系统,本文研究了其动态抗饱和控制综合问题。通过利用分布时滞相关的局部扇区条件,Lyapunov-Krasovskii(L-K)稳定性理论和基于Wirtinger的不等式等,建立了具有较小保守性的动态抗饱和控制综合准则。所得结果用线性矩阵不等式(LMIs)表示,能够方便地利用现有标准软件求解。本文主要研究工作包括:1.针对具有执行器饱和、常状态时滞和外界干扰的连续时间线性系统,本文研究了对应的动态抗饱和设计问题。通过利用时滞相关的抗饱和补偿器,时滞相关的扇区条件、增广L-K泛函、基于Wirtinger的积分不等式以及一些线性化技术,建立了LMIs表示的确保闭环系统状态有界且具有H性能的抗饱和控制综合准则。数值仿真表明,我们的结果的改进了现有文献中的结果。2.针对具有执行器饱和、时变时滞和外界干扰的连续线性系统,论文研究了对应的抗饱和设计问题。首先,利用时变时滞的上界设计了动态抗饱和补偿器。然后,利用时滞相关的扇区条件、增广L-K泛函、基于Wirtinger的积分不等式及推广的逆凸结合不等式等,建立了LMIs表示的确保闭环系统状态有界且具有H性能的抗饱和控制综合准则。最后,数值仿真表明了提出结果的有效性。3.在离散时间框架下,研究了具有执行器饱和、时变时滞和外界扰动的线性系统的动态抗饱和补偿问题。通过利用时滞相关的局部扇区条件、增广L-K泛函、基于Wirtinger的有限和不等式以及一些线性化技术,建立了LMIs表示的确保闭环系统状态有界且具有H性能的动态抗饱和控制综合准则。

关键词：时滞系统执行器饱和动态抗饱和时滞相关的扇区条件线性矩阵不等式

执行器饱和的分段齐次Markov跳变系统的镇定

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东北大学学报（自然科学版） 2017年第4期38卷 462-466页

作者：齐文海李新高宪文东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819

研究一类带有执行器饱和的Markov跳变系统的镇定问题,转移概率是分段齐次的.首先,通过建立合适的Lyapunov泛函,运用椭球不变集估计系统均方意义的吸引域,得到由线性矩阵不等式约束的闭环系统随机稳定的充分条件.然后,通过求解凸优化问... 详细信息

研究一类带有执行器饱和的Markov跳变系统的镇定问题,转移概率是分段齐次的.首先,通过建立合适的Lyapunov泛函,运用椭球不变集估计系统均方意义的吸引域,得到由线性矩阵不等式约束的闭环系统随机稳定的充分条件.然后,通过求解凸优化问题得到状态反馈控制器增益及均方意义下吸引域的最大估计值.最后,数值算例验证了所得结论的有效性.

关键词：执行器饱和 Markov跳变系统分段齐次线性矩阵不等式凸优化

执行器饱和下容错控制与抗干扰控制的同步设计

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执行器饱和下容错控制与抗干扰控制的同步设计

作者：焦煜临沂大学

学位级别：硕士

工业生产过程中的故障通常会导致系统的不稳定,其后果可能会对技术部件、人员或环境造成损害。此外,饱和作为非线性特性的一种,在实际的系统中无处不在,饱和问题给有效的控制系统带来了很大难度。因此研究执行器饱和系统的稳定性具有重... 详细信息

工业生产过程中的故障通常会导致系统的不稳定,其后果可能会对技术部件、人员或环境造成损害。此外,饱和作为非线性特性的一种,在实际的系统中无处不在,饱和问题给有效的控制系统带来了很大难度。因此研究执行器饱和系统的稳定性具有重要意义。本文主要对执行器饱和下同步容错控制和抗干扰控制进行研究:1.研究了具有多项式故障系统的容错控制与抗干扰同步进行的问题。将未知的外部扰动考虑为外源系统引起,故障可以表示为时间的多项式函数。将故障观测器和扰动观测器相结合,设计了一种控制器,既能诊断故障又能提高抗干扰性能。最后通过仿真实例验证了结果的有效性。2.研究了一类线性时不变系统的同步故障检测与干扰抑制控制问题。在故障检测框架中,残差生成器要求对系统中存在的扰动具有鲁棒性。与现有的大多数故障与控制同步方法不同,故障与控制同步方法通过基于扰动观测器的控制来抑制扰动对残差生成器的影响。这不仅有效地提高了故障检测的准确性,而且解决了现有同步故障与控制方法大多要求扰动必须有界的问题。最后,通过数值算例验证了方法的有效性。3.研究了离散时间系统的故障检测与抗饱和控制问题。执行器在许多工业控制系统中是饱和的。在故障检测过程中,设计的残差生成器不仅完成了故障检测任务,而且克服了执行器饱和对系统性能的影响。另外,在此过程中需要抑制系统不确定参数和外部扰动信号对残差生成器的影响,有效提高故障检测的准确性。最后通过单输入飞机模型的仿真证明同步故障检测与抗饱和控制的有效性。

关键词：故障检测容错控制执行器饱和扰动抑制

执行器饱和NCS的满意容错与通信的协同设计

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华中科技大学学报（自然科学版） 2017年第1期45卷 69-75页

作者：李亚洁李炜兰州理工大学电气工程与信息工程学院甘肃兰州730050

基于离散事件触发通信机制(DETCS),研究了非均匀传输周期下具有执行器饱和的网络化控制系统(NCS)的满意容错与网络通信间的协同设计问题.通过将保持器端数据的非均匀更新周期对系统性能的影响转化到对系统时滞的影响中,建立了一个具有... 详细信息

基于离散事件触发通信机制(DETCS),研究了非均匀传输周期下具有执行器饱和的网络化控制系统(NCS)的满意容错与网络通信间的协同设计问题.通过将保持器端数据的非均匀更新周期对系统性能的影响转化到对系统时滞的影响中,建立了一个具有执行器饱和的闭环故障NCS模型,该模型将建模中的多个因素集成在一个框架下,如执行器饱和约束、执行器失效、事件触发条件、非均匀传输周期、传输时延、计算时延和控制器信息等.基于不连续的Lyapunov-Krasovskii函数、互反凸技术、线性凸组合技术及琴生不等式,为具有多种性能的闭环故障系统提出了网络通信与满意容错间的协同设计方法.借助仿真算例,验证了提出的协同设计方法的有效性,此外还对不同性能指标和DETCS中的触发参数间的相容性进行了分析.

关键词：满意容错控制网络化控制系统非均匀传输离散事件触发通信机制执行器饱和

执行器饱和的随机Markov切换系统的观测器设计

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东北大学学报（自然科学版） 2016年第1期37卷 1-5页

作者：高宪文杜津名齐文海东北大学信息科学与工程学院中国人民解放军93116部队

利用直接法对转移概率是部分未知的,并且具有执行器饱和现象的随机Markov切换系统进行稳定性分析.通过引入自由连接权矩阵降低系统的保守性.首先,针对此类随机Markov切换系统,充分考虑转移概率中元素之间的特性,通过构建参数依赖型Lyapu... 详细信息

利用直接法对转移概率是部分未知的,并且具有执行器饱和现象的随机Markov切换系统进行稳定性分析.通过引入自由连接权矩阵降低系统的保守性.首先,针对此类随机Markov切换系统,充分考虑转移概率中元素之间的特性,通过构建参数依赖型Lyapunov函数,并设计观测器确保闭环饱和系统的随机稳定性.然后,在线性矩阵不等式的框架下,得到均方意义下的最大不变吸引域,并将其归结为求解一组线性矩阵不等式的可行性问题.最后,数值仿真算例验证本方法的有效性.

关键词： Markov切换系统转移概率部分未知执行器饱和随机稳定性观测器

执行器饱和的随机Markov跳变系统非脆弱有限时间镇定

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东北大学学报（自然科学版） 2016年第9期37卷 1230-1234页

作者：齐文海李岳响崔秀丽东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819

研究了带有执行器饱和与转移概率部分已知的随机Markov跳变系统的非脆弱有限时间镇定问题.转移概率部分已知包含转移概率完全已知和转移概率完全未知两类特殊的情况.首先基于参数依赖型Lyapunov函数和自由权矩阵方法,对随机Markov饱和... 详细信息

研究了带有执行器饱和与转移概率部分已知的随机Markov跳变系统的非脆弱有限时间镇定问题.转移概率部分已知包含转移概率完全已知和转移概率完全未知两类特殊的情况.首先基于参数依赖型Lyapunov函数和自由权矩阵方法,对随机Markov饱和跳变系统的镇定进行了研究,提出了有限时间稳定的充分条件.然后利用线性矩阵不等式的方法实现了非脆弱有限时间状态反馈控制器与吸引域最大估计值的求解.最后通过四模态随机Markov跳变系统的数值例子验证了结论的有效性.

关键词：执行器饱和 Markov跳变系统转移概率部分已知有限时间镇定非脆弱状态反馈控制器

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执行器饱和的多智能体一致性控制

航空学报 2020年第S01期41卷 110-118页

作者：郜晨何潇清华大学自动化系北京100084 北京信息科学与技术国家研究中心(BNRist) 北京100084

针对执行器饱和约束下的一类离散多智能体系统,设计了一种基于线性矩阵不等式的一致性控制律,并对线性矩阵不等式解的存在性进行了分析。由于饱和环节的影响,导致多智能体系统的一致性与个体的初始状态有关,不同的控制律所能允许的个体... 详细信息

针对执行器饱和约束下的一类离散多智能体系统,设计了一种基于线性矩阵不等式的一致性控制律,并对线性矩阵不等式解的存在性进行了分析。由于饱和环节的影响,导致多智能体系统的一致性与个体的初始状态有关,不同的控制律所能允许的个体之间的初始偏差的范围不同。为了定量分析控制律所对应的初始偏差范围,引入吸引域的概念对所设计的控制律进行评估,并对控制律参数进行优化以扩大吸引域的范围。最后,通过数值仿真说明了所设计控制律的有效性。

关键词：多智能体执行器饱和吸引域一致性控制离散系统

执行器饱和多智能体系统的自适应学习一致性算法

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计算机应用研究 2021年第9期38卷 2737-2740页

作者：杨娜娜孟新友王璇兰州理工大学理学院兰州730050

针对一类受到执行器饱和高阶多智能体系统在有限时间区间[0,T]上的精确一致性问题,利用自适应迭代学习控制的方法,设计了具有全饱和差分型自适应更新律的时变增益。通过构造适当的复合能量函数,严格证明了一致性误差向量随着迭代次数趋... 详细信息

针对一类受到执行器饱和高阶多智能体系统在有限时间区间[0,T]上的精确一致性问题,利用自适应迭代学习控制的方法,设计了具有全饱和差分型自适应更新律的时变增益。通过构造适当的复合能量函数,严格证明了一致性误差向量随着迭代次数趋于无穷而一致趋于零,得到了不依赖于网络通信拓扑矩阵特征值的自适应学习一致性算法。最后,给出一个仿真例子,仿真结果说明了所提算法的有效性。

关键词：多智能体系统执行器饱和迭代学习控制自适应控制一致性

具有执行器饱和的多智能体系统H_(∞)边界一致性控制

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系统科学与数学 2023年第1期43卷 29-43页

作者：钟佳岐陈晓雷曾诚重庆邮电大学自动化学院重庆400065 贵州理工学院理学院贵阳550003

为了解决具有时空耦合特性的多智能体系统在执行器饱和约束下的一致性跟踪问题,文章提出了一种受限H_(∞)边界控制策略.首先针对领导者与跟随者的时空动力学行为特征,运用克罗内克积与等价有向图,将跟踪问题转化为镇定问题,构建出由多... 详细信息

为了解决具有时空耦合特性的多智能体系统在执行器饱和约束下的一致性跟踪问题,文章提出了一种受限H_(∞)边界控制策略.首先针对领导者与跟随者的时空动力学行为特征,运用克罗内克积与等价有向图,将跟踪问题转化为镇定问题,构建出由多个抛物线型偏微分方程(partial differential equation,PDE)组成的一致性误差系统.其次,通过改进李雅普诺夫方法和沃廷格不等式,推导出同时满足H_(∞)增益和指数稳定的充分条件.再次,融合不变集理论,在线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)多目标优化的框架下,解决了N eumann边界控制器的饱和问题.最后,通过对比仿真验证了所提出方法的有效性.

关键词：多智能体一致性边界控制执行器饱和 H_(∞)控制