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一类脉冲随机系统的有限时间有界性分析与H_∞控制

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控制理论与应用 2018年第3期35卷 291-298页

作者：姚凤麒朱行行安徽工业大学电气与信息工程学院安徽马鞍山243032

本文研究一类线性脉冲随机系统的有限时间有界性及H_∞控制问题.首先,利用Lyapunov函数和平均脉冲区间条件,建立了系统有限时间均方有界定理;其次,基于H_∞控制理论,获得了保证系统有限时间有界且满足一定的H_∞性能指标的判据;再次,针... 详细信息

本文研究一类线性脉冲随机系统的有限时间有界性及H_∞控制问题.首先,利用Lyapunov函数和平均脉冲区间条件,建立了系统有限时间均方有界定理;其次,基于H_∞控制理论,获得了保证系统有限时间有界且满足一定的H_∞性能指标的判据;再次,针对有限时间H_∞控制问题,给出了状态反馈控制器存在的充分条件.最后,用一个数值例子表明了理论结果的有效性.

关键词：有限时间有界 H∞控制脉冲随机系统平均脉冲区间

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连续时间T-S模糊系统的有限时间有界控制

连续时间T-S模糊系统的有限时间有界控制

作者：张志伟齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着工业社会的飞速发展,对非线性复杂系统的控制要求愈发多样化。T-S模糊模型由于具有较好的逼近特性,是处理系统非线性的有力工具之一,因而在非线性系统的建模和控制中得到广泛应用,并在系统稳定性分析及控制综合等相关研究中取得丰... 详细信息

随着工业社会的飞速发展,对非线性复杂系统的控制要求愈发多样化。T-S模糊模型由于具有较好的逼近特性,是处理系统非线性的有力工具之一,因而在非线性系统的建模和控制中得到广泛应用,并在系统稳定性分析及控制综合等相关研究中取得丰硕成果。然而,在某些应用场景下,如体外循环过程中的血气控制,考虑到系统的动态性能要求,更需要在有限时间间隔内实现系统的稳定性、鲁棒性。因此,利用T-S模糊系统研究非线性复杂系统的有限时间控制问题具有重要意义。本文针对非线性系统的有限时间控制问题,建立其T-S模糊模型,设计模糊Lyapunov函数,基于线性矩阵不等式方法,提出了新的控制综合方法。主要研究内容如下:(1)针对带有有界扰动的连续时间T-S模糊系统,研究了有限时间H控制问题。首先,建立了血气控制系统的T-S模糊模型,设计了一个基于状态观测器的模糊控制器。其次,不同于现有文献,本文基于模糊Lyapunov函数,得到了界定隶属函数时间导数的保守性更小的条件。另外,应用Finsler引理和矩阵解耦技术,得到了一组确保系统满足H有限时间有界的充分条件。仿真结果表明,所设计的控制器能够有效地估计系统状态,达到设计要求。(2)针对带有参数不确定的T-S模糊系统,研究了H有限时间有界控制问题。考虑到实际系统不光存在外部扰动,自身的结构、参数变化也会对控制系统产生较大影响。首先,设计了带增益扰动的非脆弱控制器,给出了一组满足H有限时间有界的充分条件。其次,在现有文献的基础上,利用新的放缩方法处理隶属函数的时间导数,得到一组保守性更小的限制隶属函数的条件。另外,利用矩阵变换技术,得到了一组在设计含增益扰动的模糊控制器方面具有更小保守性的新条件。最后,通过仿真验证了所提设计方法的有效性。

关键词：连续时间T-S模糊系统有限时间有界线性矩阵不等式模糊Lyapunov函数

切换系统的动态输出反馈控制及有限时间有界分析

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切换系统的动态输出反馈控制及有限时间有界分析

作者：刘明星陕西师范大学

学位级别：硕士

切换系统是一类重要的广受关注的混杂系统,其由有限个子系统(模式)及一组控制各个子系统间进行工作切换的信号构成,许多物理或实际系统可以被建模为切换系统.系统必须依靠可靠性能来维持其正常运行,因此在设计受到外部扰动系统的控制器... 详细信息

切换系统是一类重要的广受关注的混杂系统,其由有限个子系统(模式)及一组控制各个子系统间进行工作切换的信号构成,许多物理或实际系统可以被建模为切换系统.系统必须依靠可靠性能来维持其正常运行,因此在设计受到外部扰动系统的控制器时,要保证控制器在闭环系统是否受到干扰都能保持稳定且满足一定的性能指标.系统运行时的稳定性是衡量系统性能优劣的重要指标之一,渐近稳定性描述的是系统无限时间内的稳态性,有限时间稳定反映了系统在有限时间内的暂态性能.本文基于控制器设计研究了切换系统及不确定切换系统中的控制问题.主要内容概述如下:第一章介绍了本文的研究背景和文章中用到的基本知识.介绍切换系统的研究现状并列举分析了其相关的研究成果,综述了事件触发机制的提出背景并介绍了当下较优越的触发机制,同时对动态输出反馈控制和保性能有限时间稳定的研究需要给出描述,指出其在切换系统上研究的必要性.第二章在控制器设计下研究了一类切换系统的有限时间有界的问题.结合动态量化输出反馈并选择恰当Lyapunov泛函和平均驻留时间技术来处理切换线性系统,并基于切换方法,得到了系统有限时间有界的充分条件和控制器增益.第三章基于周期事件触发控制研究了不确定切换系统的有限时间有界及性能的问题.利用周期事件触发机制,结合切换律和基于观测器的动态输出反馈控制器,得到了不确定切换系统的有限时间有界条件.

关键词：切换系统事件触发控制动态输出反馈有限时间有界保性能控制

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切换系统有限时间有界的采样控制设计

切换系统有限时间有界的采样控制设计

作者：张婉丽南京农业大学

学位级别：硕士

为进一步落实农业现代化发展理念，促进智慧农业的精细化发展，对具有多个子系统的切换系统进行有限时间有界性研究已经逐步成为智能农机控制领域的研究重点。有限时间稳定性就是在给定初始边界条件下，确保系统运行的实时状态都能在有... 详细信息

为进一步落实农业现代化发展理念，促进智慧农业的精细化发展，对具有多个子系统的切换系统进行有限时间有界性研究已经逐步成为智能农机控制领域的研究重点。有限时间稳定性就是在给定初始边界条件下，确保系统运行的实时状态都能在有限的时间内不超出预先给定的边界范围，其不仅能让系统运行轨迹定性地逐渐趋近于期望值，同时还可以准确的给出系统运行时的各个时刻的具体状态表现。为了进一步符合实际工程的需要，将实际系统中面临的附加扰动考虑在稳定定性分析中，系统的有限时间稳定性分析将演化为有限时间有界性分析。同时，对带有L2增益的有限时间有界性进行分析，还可以估计出当收到外部扰动时，系统的抗干扰能力。因此，本文对实际运行中存在多次复杂切换的切换系统有限时间有界性进行了采样控制设计，以减少系统数据的收集及运行过程中的软硬件成本，除此之外，也对切换系统带有L2增益的有限时间有界性进行了分析，估计出了系统的抗干扰能力。本文主要研究内容如下：　　一、带有饱和执行器的切换系统有限时间稳定设计　　研究了带有饱和执行器的输入延时切换系统的有限时间稳定性问题。分别针对系统状态可以检测和无法检测的情况，设计出了数字状态反馈控制器和数字输出反馈控制器。此外，利用比较函数法还给出了相应的保证闭环切换系统在所设计控制器下能够实现有限时间稳定的相应充分条件，并采用图像的形式反映出了所设计控制器各参数之间的关系。　　二、带有时变时延的切换系统有限时间有界的采样控制设计　　研究了时变时延切换系统的有限时间有界问题。给出了通过采样控制使得带有时变时延的切换系统有限时间稳定和有限时间有界的充分条件，还确定了带有时变时延的切换系统的L2增益，以测量有限时间内切换系统的抗干扰能力。同时，针对主动切换子系统与被动匹配控制器在采样周期内的延时所引起的匹配误差问题，通过平均时间驻留法的采样控制，提出了一种新的切换条件，以保证带有时变时延的切换系统的有限时间有界性。　　三、扇区有界非线性切换系统有限时间有界的采样控制设计　　通过采样控制方法，研究了带有时延的扇区有界非线性切换系统的有限时间有界问题，分别给出了在所设计控制器控制下，闭环切换系统实现有限时间稳定和有限时间有界的充分条件。进一步研究了带有L2增益的有限时间有界性来衡量切换系统的抗干扰能力。同时，针对切换系统在采样控制下存在的突出问题，即控制器与子系统之间不匹配所导致的同步或异步切换问题，也进行了详细的讨论。

关键词：智能农机切换系统有限时间有界采样控制 L2增益

基于时变观测器的变体飞行器有限时间鲁棒控制

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：孙冰陈伟中国工程物理研究院总体工程研究所吉林化工学院信息与控制工程学院

变体飞行器在变体过程中具有强非线性、强耦合和强时变等特性，给其飞行控制系统设计带来了较大挑战。针对该问题，提出了一种时变增益扩张状态观测器，对系统耦合项进行精确逼近。结合自适应反步控制技术、有限时间控制理论，设计了一... 详细信息

变体飞行器在变体过程中具有强非线性、强耦合和强时变等特性，给其飞行控制系统设计带来了较大挑战。针对该问题，提出了一种时变增益扩张状态观测器，对系统耦合项进行精确逼近。结合自适应反步控制技术、有限时间控制理论，设计了一种有限时间有界的鲁棒自适应控制器，通过设计障碍Lyapunov函数，逐级递推得到实际控制律和自适应网络更新律，保证了系统指令跟踪误差在有限时间内能够收敛到预先给定的范围内。最后，通过姿态控制仿真对所设计控制系统的有效性进行验证，通过仿真结果可以看到，变体飞行器在变体过程中能够很好地跟踪指令信号，基本不受变体速率的影响。

关键词：变体飞行器时变增益扩张状态观测器有限时间有界鲁棒控制

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分数阶时变切换系统有限时间异步控制

动力学与控制学报 2023年第3期21卷 44-52页

作者：王荣浩吴银平秦霞陆军工程大学国防工程学院南京210007

针对一类时变切换系统,当考虑子系统具有分数阶(Fractional Order)特性时,提出了一种基于模型依赖平均驻留时间方法的有限时间稳定性条件及异步切换控制策略.借助Caputo分数阶导数引理和切换Lyapunov函数,利用矩阵不等式技术提出了分数... 详细信息

针对一类时变切换系统,当考虑子系统具有分数阶(Fractional Order)特性时,提出了一种基于模型依赖平均驻留时间方法的有限时间稳定性条件及异步切换控制策略.借助Caputo分数阶导数引理和切换Lyapunov函数,利用矩阵不等式技术提出了分数阶时变切换系统有限时间稳定的充分条件.将有限时间稳定的结果进一步推广到有限时间有界的情形,利用平均驻留时间思想提出了分数阶时变切换系统有限时间有界的充分条件,基于该条件设计了系统的异步切换控制器.所给出的设计方法将系统异步切换控制问题转化为矩阵不等式组的求解问题.通过数值仿真验证了所提控制方法的有效性.

关键词：有限时间稳定有限时间有界分数阶时变切换系统异步控制矩阵不等式

几类广义Lipschitz系统的有限时间有界控制与观测设计

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几类广义Lipschitz系统的有限时间有界控制与观测设计

作者：周诚来浙江师范大学

学位级别：硕士

近年来有限时间有界控制以其在实际工程应用中的实用性与有效性,引起研究者的关注.同时,在控制器与观测器的设计方面,满足单边Lipschitz和准单边Lipschitz条件的非线性系统,比传统的满足Lipschitz条件的系统具有更小的保守性.本文考虑单... 详细信息

近年来有限时间有界控制以其在实际工程应用中的实用性与有效性,引起研究者的关注.同时,在控制器与观测器的设计方面,满足单边Lipschitz和准单边Lipschitz条件的非线性系统,比传统的满足Lipschitz条件的系统具有更小的保守性.本文考虑单边Lipschitz和准单边Lipschitz的非线性系统的有限时间有界控制与观测器设计.本文分六章,各章的研究内容叙述如下:第一章为绪论,主要介绍有限时间控制,单边Lipschitz和准单边Lipschitz条件,非线性微分包含的现有成果;简述本文需要用到的数学基本知识以及仿真用到的MATLAB软件工具.第二章研究一类单边Lipschitz时滞系统的有限时间有界状态反馈控制器设计,利用线性矩阵不等式理论,求得满足一类干扰抑制条件的最优控制增益.第三章针对准单边Lipschitz时滞系统,设计Luenberger观测器,利用有限时间有界和矩阵不等式理论,设计算法得到满足一类干扰抑制条件的观测器设计.第四章针对一类单边Lipschitz时滞系统,设计函数观测器,结合有限时间有界和矩阵不等式理论,得到了误差系统的有限时间有界,并求得观测器增益.第五章研究一类多胞体微分包含系统的控制器设计,非线性项满足单边Lipschitz条件,设计二次凸包函数作为系统的Lyapunov函数,结合有限时间有界和矩阵不等式理论,求得控制增益矩阵.第六章是本文的总结,给出了本文的主要研究点以及若干今后值得研究的问题.

关键词：有限时间有界 Lyapunov-Krasovskii泛函时滞线性矩阵不等式微分包含单边Lipschitz

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半Markov跳变系统的有限时间耗散控制

东北师大学报（自然科学版） 2023年第4期55卷 46-51页

作者：李秀英姜囡通化师范学院数学学院吉林通化134002 中国刑事警察学院声像资料检验技术系辽宁沈阳110854

研究了半Markov跳变系统的有限时间耗散性分析与控制问题.利用线性矩阵不等式,分析了半Markov跳变系统有限时间有界的条件,并在此基础上给出了该系统有限时间有界且严格耗散的充分条件.设计了状态反馈控制器,使闭环系统有限时间有界且... 详细信息

研究了半Markov跳变系统的有限时间耗散性分析与控制问题.利用线性矩阵不等式,分析了半Markov跳变系统有限时间有界的条件,并在此基础上给出了该系统有限时间有界且严格耗散的充分条件.设计了状态反馈控制器,使闭环系统有限时间有界且严格耗散.通过数值算例验证了所提出方法的有效性.

关键词：半Markov跳变系统有限时间有界严格耗散线性矩阵不等式

基于扩展状态观测器的随机隐Markov正跳变系统有限时间异步控制

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控制理论与应用 2021年第11期38卷 1891-1900页

作者：任乘乘宋军何舒平安徽大学人机共融系统与智能装备安徽省工程实验室安徽合肥230601 安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 安徽大学人工智能学院安徽合肥230601

针对一类含不匹配扰动的随机隐Markov跳变系统,本文研究了基于扩展状态观测器(ESO)的有限时间异步控制问题.首先,引入一组扩展变量将隐Markov跳变系统转换成一组新的随机扩展系统,补偿不匹配扰动对系统控制输出的影响.基于Lyapunov–Kra... 详细信息

针对一类含不匹配扰动的随机隐Markov跳变系统,本文研究了基于扩展状态观测器(ESO)的有限时间异步控制问题.首先,引入一组扩展变量将隐Markov跳变系统转换成一组新的随机扩展系统,补偿不匹配扰动对系统控制输出的影响.基于Lyapunov–Krasovskii泛函方法,给出使得基于ESO的闭环随机隐Markov增广跳变系统是正系统,且有限时间有界的充分条件.进而得到直接求解观测器增益和控制器增益的线性矩阵不等式.最后,通过仿真结果验证了本文所设计的异步状态反馈控制器和观测器的有效性和可行性.

关键词：扩展状态观测器隐Markov跳变系统有限时间有界正系统