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悬架模型的非脆弱性时滞H-∞控制器的设计与分析

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悬架模型的非脆弱性时滞H-∞控制器的设计与分析

一种控制输入约束下的不确定离散系统非脆弱保性能控制器设计

第十八届全国非线性振动暨第十五届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2021）

作者：胡晓燕殷珊邓书凝文桂林湖南大学机械与运载工程学院广州大学机械与电气工程学院

时滞广泛存在于动力学系统当中,使得系统性能不稳定甚至造成破环性的影响。而不确定性是影响系统模型精确性的关键因素之一,也关系着系统的好坏。在大多数现实情况下,这两个问题同时存在并共同影响系统的性能。同样,这在控制器的设计中... 详细信息

时滞广泛存在于动力学系统当中,使得系统性能不稳定甚至造成破环性的影响。而不确定性是影响系统模型精确性的关键因素之一,也关系着系统的好坏。在大多数现实情况下,这两个问题同时存在并共同影响系统的性能。同样,这在控制器的设计中也是需要考虑的问题。然而极少控制器的设计考虑到时滞与不确定性的共同作用。因此,本文同时考虑时滞和不确定性,以1/4悬架模型为对象,设计了非脆弱性时滞H∞控制器。主要内容包括:(1)设计有效的控制器。利用李雅普诺夫理论和线性矩阵不等式方法(LMIs)证明在所设计控制器的作用下,系统能够达到全局渐近稳定。(2)控制器的非脆弱性验证。以时滞控制器为对比对象,利用结构奇异值理论,计算控制器的失稳矩阵,取其与控制增益矩阵的比值为评判控制器稳定程度的指标,数值结果显示所设计控制器比时滞控制器具有更好的稳定性和鲁棒性。(3)控制器的适应性验证。以三种典型路面激励为输入,结果表明所设计控制器在三种路面情况下都能稳定系统,具有很好的适应性。

关键词：时滞非脆弱性 H-∞控制 LMI 悬架系统

来源： cnki会议评论

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河南科技 2024年第3期51卷 4-9页

作者：段虹州韩光信高兴泉吉林化工学院吉林吉林132022 吉林工业职业技术学院吉林吉林132013

【目的】针对考虑扰动及摄动情况下的控制输入约束的不确定离散系统,提出了非脆弱保性能的控制方法。【方法】首先,以最小化目标函数为性能指标、控制输入饱和范围为约束条件,从而推导出约束状态下的非脆弱保性能控制律。其次,使用李雅... 详细信息

【目的】针对考虑扰动及摄动情况下的控制输入约束的不确定离散系统,提出了非脆弱保性能的控制方法。【方法】首先,以最小化目标函数为性能指标、控制输入饱和范围为约束条件,从而推导出约束状态下的非脆弱保性能控制律。其次,使用李雅普诺夫方程来构造非线性矩阵不等式。再次,结合Schur补定理和布谷鸟群智能优化算法对不等式进行求解,得到控制输入约束下的非脆弱保性能控制律的参数。最后,通过Quanser三自由度陀螺仪平台进行试验验证。【结果】试验结果表明,本研究所提出方法的稳态误差浮动不超过0.07、跟踪误差不超过0.15。【结论】该方法在面对扰动及摄动情况时具有更高的鲁棒性,对提升三自由度陀螺仪的稳定性及控制精度具有重要意义。

关键词：不确定性离散系统控制输入约束非脆弱性保性能控制

考虑推进器饱和特性的动力定位船舶递归滑模动态面控制

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振动与冲击 2023年第8期42卷 206-214页

作者：苏义鑫公成龙张丹红武汉理工大学自动化学院武汉430070

针对带有饱和特性推进器、速度不可测量以及受外界未知扰动影响的动力定位(dynamic positioning,DP)船舶,设计了一种带有饱和处理模块的递归滑模动态面控制(dynamic surface control,DSC)律。基于高斯误差函数设计了输入输出特性光滑的... 详细信息

针对带有饱和特性推进器、速度不可测量以及受外界未知扰动影响的动力定位(dynamic positioning,DP)船舶,设计了一种带有饱和处理模块的递归滑模动态面控制(dynamic surface control,DSC)律。基于高斯误差函数设计了输入输出特性光滑的饱和处理模块对控制律的输出进行限幅处理,构造了高增益观测器利用船舶位置和艏向角信息估计船舶速度,设计了递归滑模动态面控制策略增强控制律对系统参数摄动的非脆弱性,并通过选择合适的Lyapunov函数,证明了DP闭环控制系统的稳定性和所有信号的最终一致有界性。最终,对一艘供给船进行DP仿真分析,结果表明,所设计的控制律对外界扰动具有较强的抵抗能力和对系统参数摄动具有较强的非脆弱性,能够保证DP控制系统具有良好的动态特性和稳态性能。

关键词：动力定位(DP) 饱和处理模块输入饱和递归滑模控制非脆弱性

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事件触发下的网络化系统非脆弱耗散控制方案

计算机应用 2023年第2期43卷 615-621页

作者：葛超张亚欣刘月王红华北理工大学人工智能学院河北唐山063210 华北理工大学电气工程学院河北唐山063210

针对带宽资源有限、存在系统外部干扰以及参数不确定性的问题,提出了一种基于事件触发的网络化系统非脆弱耗散控制方案。首先,在网络化控制系统(NCS)模型的基础上,提出了一种非周期采样的事件触发方案,并建立一个时滞闭环系统模型;然后... 详细信息

针对带宽资源有限、存在系统外部干扰以及参数不确定性的问题,提出了一种基于事件触发的网络化系统非脆弱耗散控制方案。首先,在网络化控制系统(NCS)模型的基础上,提出了一种非周期采样的事件触发方案,并建立一个时滞闭环系统模型;然后,利用锯齿波的结构特点构造新型双边李雅普诺夫泛函;最后,结合杰森不等式、自由权矩阵、凸组合等方法,导出保证系统稳定性的充分条件,并计算出反馈控制器的增益。数值仿真结果证明,所设计的双边泛函比用单边泛函具有更小的保守性,事件触发机制与普通采样机制相比能够节约带宽,且所设计出的控制器具有可行性。

关键词：事件触发机制网络化控制系统非脆弱性耗散性能双边泛函

基于无线传感器网络的非线性系统分布式一致性状态估计研究

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基于无线传感器网络的非线性系统分布式一致性状态估计研究

作者：胥平武汉科技大学

学位级别：硕士

无线传感器网络(WSNs)技术的不断革新和进步,其中多个传感器之间通常以分布式的结构对目标状态进行信息处理。然而,传感器的故障、内外部因素的干扰及有限的通信信道等影响,可能会造成测量数据的延时、丢包及通信带宽受限等问题。因此,... 详细信息

无线传感器网络(WSNs)技术的不断革新和进步,其中多个传感器之间通常以分布式的结构对目标状态进行信息处理。然而,传感器的故障、内外部因素的干扰及有限的通信信道等影响,可能会造成测量数据的延时、丢包及通信带宽受限等问题。因此,如何设计有效地分布式状态估计算法成为重要的研究问题之一,其是基于一致性估计(CE),即通过多个传感器节点之间的相互协作,不仅有效地估计目标状态且可进一步提高估计性能。本文基于WSNs的非线性系统中存在的参数不确定性、测量丢失和动态切换拓扑等网络诱导现象,设计了不同的分布式一致性状态估计(DCSE)器。本文的主要工作内容如下:首先,研究了离散非线性系统的分布式状态估计问题,设计了基于线性一致性估计策略的分布式扩展卡尔曼状态估计(DEKSE)器。通过使用方差约束的方法,为每个节点都确定了估计器增益矩阵,从而保证在线性化误差和一致性项的影响下,状态估计误差协方差矩阵存在最优上界。并在一个具有视觉跟踪系统的移动机器人室内定位中验证了DEKSE算法的有效性。其次,研究了具有参数不确定性的离散非线性系统的分布式非脆弱性状态估计(Dn FSE)问题。同时考虑了系统本身的随机不确定性以及估计器中也可能被外界影响引起的随机干扰,利用在状态估计中增加一致性项进行补偿,不仅提高了跟踪精度,也降低了均方误差。通过EKF的递归形式,推导了最优估计增益矩阵。最后在定位系统中对所提Dn FSE算法进行了验证和分析。最后,针对一类动态切换拓扑网络上的不确定性参数非线性系统设计了事件触发分布式状态估计(ETDSE)器。引入满足伯努利分布的随机变量来表征动态开关类型和缺失测量的随机性。此外,系统参数的不确定性和滤波增益的扰动现象被描述为满足高斯分布的随机变量。同时,为了降低网络的通信速率,选择了事件触发通信机制,采用线性一致性估计构造了一种新的ETDSE算法。结果显示,即使在复杂的影响因素下,该算法仍能达到较好的性能和效果。

关键词：无线传感器网络非线性系统分布式状态估计线性一致性非脆弱性

基于智能优化算法的互联电网负荷频率控制器设计及其控制性能分析

同方学位论文库评论

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电工技术学报 2018年第3期33卷 478-489页

作者：左剑谢平平李银红段献忠强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 武汉430074 南方电网科学研究院广州510080

互联电网负荷频率控制对保障电网安全可靠运行具有重要作用,适宜的控制器参数整定使得电网在各种随机扰动下维持系统频率稳定和联络线功率交换值恒定。针对两区域互联电网的负荷频率控制器参数优化整定问题,提出一种基于智能优化算法的... 详细信息

互联电网负荷频率控制对保障电网安全可靠运行具有重要作用,适宜的控制器参数整定使得电网在各种随机扰动下维持系统频率稳定和联络线功率交换值恒定。针对两区域互联电网的负荷频率控制器参数优化整定问题,提出一种基于智能优化算法的控制器参数整定设计方案。该方案采用最小化时间乘误差绝对值积分作为目标函数,运用灰狼优化算法搜索获得最优化的负荷频率控制器参数。灰狼优化算法模拟了狼群的社会分层机制和群体狩猎行为,使得控制器参数优化整定过程具有快速、高效、自适应和精度高等优点。此外,重点考虑了控制器参数不确定性可能导致的控制器性能衰减,讨论了控制器的脆弱性问题。建立了两区域互联电网负荷频率控制系统仿真模型,采用所提优化算法获取PI/PID型负荷频率控制器参数,仿真结果显示所提算法设计PI/PID控制器相比于传统方法和其他的智能优化算法具有更好的寻优能力和控制性能,并且优化获得的控制器在系统参数和控制器参数不确定性下具有鲁棒性和非脆弱性。

关键词：灰狼优化算法负荷频率控制参数优化整定非脆弱性控制器性能评估

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极点约束不确定系统非脆弱滤波器的设计

控制与决策 2009年第8期24卷 1261-1265页

作者：陈淼王道波王志胜南京航空航天大学自动化学院南京210016

针对一类具有参数不确定性的线性系统,研究其闭环极点区域约束下的鲁棒非脆弱滤波器的设计问题.在对象及滤波器同时存在不确定性的情况下,控制目标要求闭环系统鲁棒稳定,干扰抑制性能指标小于给定的上界,并且闭环极点配置于复平面上指... 详细信息

针对一类具有参数不确定性的线性系统,研究其闭环极点区域约束下的鲁棒非脆弱滤波器的设计问题.在对象及滤波器同时存在不确定性的情况下,控制目标要求闭环系统鲁棒稳定,干扰抑制性能指标小于给定的上界,并且闭环极点配置于复平面上指定的圆盘内.针对系统和滤波器具有乘法增益摄动的情况,以线性矩阵不等式的形式给出了非脆弱滤波器的可解性条件.数值算例表明了该方法的有效性.

关键词：滤波器极点约束非脆弱性线性矩阵不等式

基于状态观测器的不确定时滞系统非脆弱H_∞控制

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系统工程理论与实践 2005年第3期25卷 107-111,139页

作者：陈志盛张泰山彭可中南大学信息科学与工程学院湖南长沙410083 湖南师范大学工学院湖南长沙410081

研究了基于状态观测器的一类不确定时滞线性系统的非脆弱H∞ 鲁棒控制问题. 考虑被控对象、状态观测器以及控制器均存在不确定性,采用Lyapunov 稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了非脆弱状态观测器和非脆弱鲁棒控制器的存在条... 详细信息

研究了基于状态观测器的一类不确定时滞线性系统的非脆弱H∞ 鲁棒控制问题. 考虑被控对象、状态观测器以及控制器均存在不确定性,采用Lyapunov 稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,给出了非脆弱状态观测器和非脆弱鲁棒控制器的存在条件与设计方法. 仿真实例表明了所提方法的有效性和可行性.

关键词：时滞系统不确定性非脆弱性状态观测器 H∞反馈控制

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模糊神经网络事件触发非脆弱H_∞状态估计

系统仿真学报 2018年第6期30卷 2335-2344,2354页

作者：王艳芹任伟建东北石油大学电气信息工程学院大庆163318 大庆师范学院机电工程学院大庆163712

针对一类受随机发生时变时滞和随机丢包现象影响的模糊时滞神经网络,设计事件触发机制下的非脆弱H∞状态估计器。引入事件触发条件来判定信号是否传输,以减少网络资源占用率;采用高斯分布的随机变量和乘性增益不确定构造具有随机发生增... 详细信息

针对一类受随机发生时变时滞和随机丢包现象影响的模糊时滞神经网络,设计事件触发机制下的非脆弱H∞状态估计器。引入事件触发条件来判定信号是否传输,以减少网络资源占用率;采用高斯分布的随机变量和乘性增益不确定构造具有随机发生增益变化的非脆弱状态估计器。通过构造Lyapunov函数,利用随机运算、线性矩阵不等式技术,得出确保估计误差动态系统渐近稳定并满足H∞性能约束的非脆弱性估计器存在的充分条件。求解该线性矩阵不等式后,得到估计器增益。最后,用仿真实例说明该状态估计器的有效性。

关键词：状态估计非脆弱性时变时滞事件触发丢包