不确定时滞系统的动态输出反馈保性能可靠控制

针对一类不确定时滞线性系统,研究了在执行器发生故障情况下动态输出反馈保性能可靠控制器的设计问题.利用变量替换方法,给出了系统存在动态输出反馈保性能可靠控制器应同时满足的两个线性矩阵不等式(LMIs),并给出了控制器的设计方法和设计步骤.利用论文方法设计的动态输出反馈保性能可靠控制器能够使得时滞系统对于任意允许的不确定性以及执行器失效都保持鲁棒稳定,并且使系统满足保性能的指标要求.数值算例说明了所提出设计方法的有效性.     

不确定时变时滞系统的指数稳定鲁棒H_∞可靠控制

针对一类含有时变时滞的参数不确定线性系统,研究了在执行器发生故障情况下系统指数稳定的鲁棒H∞可靠控制器设计问题.根据Lyapunov稳定性理论,给出了系统存在指数稳定鲁棒可靠控制器应满足的一个矩阵不等式;同时给出了系统具有H∞性能指标应满足的另一个矩阵不等式.论文将这两个矩阵不等式转化为两个线性矩阵不等式（LMIs）.利用论文方法设计的指数稳定鲁棒H∞可靠控制器能够使得时滞系统对于任意允许的不确定性以及任意执行器失效都保持鲁棒可靠指数稳定,并且使系统具有指定H∞范数的干扰抑制能力.仿真结果表明了该控制器设计方法的有效性.     

不确定线性系统的鲁棒容错控制

研究了范数有界参数扰动的不确定线性系统的鲁棒容错控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,针对不确定线性系统存在执行器失效情况,给出了闭环系统具有完整性的一个充分条件.应用Riccati不等式和LMI(线性矩阵不等式)2种方法给出了线性不确定系统对执行器失效具有容错性和完整性的设计步骤.最后给出了一个仿真算例,以验证所给设计方法的有效性和简单性.     

具有输入滞后的不确定系统时滞依赖鲁棒H∞可靠控制

讨论了一类具有输入时变时滞不确定系统,研究了在执行器发生故障情况下系统全局渐进稳定的鲁棒H∞可靠控制设计的问题.首先建立了包含参数不确定、控制输入滞后、执行器故障等的系统状态模型;然后根据Lya-punov稳定性理论,推导出系统存在时滞依赖型鲁棒H∞可靠控制器应满足的矩阵不等式,并将其转化为线性矩阵不等式.数值仿真结果表明:提出的控制器设计方法具有满意的控制性能要求.     

用LMI方法设计不确定关联时滞大系统H∞容错控制器

针对关联项具有N×N个任意未知常时滞的不确定线性连续大系统,在执行器失效的情况下,提出了一种分散的鲁棒H∞容错控制器的设计方法,通过假设可能失效执行器的输出信号为能量有界的干扰输入信号,不确定关联时滞大系统的容错控制问题转化为分散的鲁棒H∞控制问题.控制器可以通过解线性矩阵不等式给出,因而具有数值易解性.最后用一个数值例子验证了该设计方法的有效性.     

考虑执行器故障的电动汽车空调鲁棒控制

为了保证空调系统在部分故障的条件下,依然满足系统性能要求正常工作,通过对电动汽车空调系统分析,依据空调执行过程的故障模型,建立考虑执行器故障的空调不确定系统,利用状态观测器对系统状态进行了观测.采用线性矩阵不等式LMI（linear matrix inequalities）,设计了能够对空调执行器故障进行补偿的H_∞状态反馈鲁棒控制器,并证明了该控制器的稳定性.仿真实验表明,在有故障和无故障模式下的观测误差最大分别为0.1%和0.6%,满足系统的观测需求;与未考虑执行器故障的电动汽车空调H_∞控制器相比,在10 Hz以下频段,考虑执行器故障的H_∞控制方式可有效地抑制系统输入端所带来的干扰.      

用LMI方法设计不确定关联时滞大系统H∞容错控制器

针对关联项具有N×N个任意未知常时滞的不确定线性连续大系统,在执行器失效的情况下,提出了一种分散的鲁棒H∞容错控制器的设计方法,通过假设可能失效执行器的输出信号为能量有界的干扰输入信号,不确定关联时滞大系统的容错控制问题转化为分散的鲁棒H∞控制问题.控制器可以通过解线性矩阵不等式给出,因而具有数值易解性.最后用一个数值例子验证了该设计方法的有效性.     

时变滞后摄动不确定线性系统鲁棒稳定性分析

基于稳定性理论,导出了具时变滞后摄动的不确定线性系统二次稳定的充分条件。然后根据该充分条件,通过求解一个具线性矩阵不等式约束的凸优化问题,得到了保持系统稳定的最大允许摄动界。     

不确定系统的鲁棒D控制

针对一类范数有界参数不确定线性连续系统,研究了使得闭环系统的所有极点均配置在给定部分扇形区域中的状态反馈控制器设计问题.基于线性矩阵不等式(LMI)处理方法,给出了不确定线性系统存在鲁棒D控制的充分条件,并利用使两个LMIs同时成立的可行解给出了状态反馈控制器的设计算法和设计步骤.最后,通过一算例验证了结果的正确性和有效性.     

高速列车的自适应容错跟踪控制

针对执行器故障下高速列车的速度和位移跟踪控制问题,考虑模型参数的不确定性,引入自适应控制技术,设计了列车的自适应容错跟踪控制器.该控制器不依赖于列车模型参数的先验知识,不需要故障检测与诊断设备,可以有效克服列车模型参数未知以及执行器故障的影响,实现执行器故障下高速列车对目标速度和位移曲线的精确跟踪.基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性.仿真结果说明该控制器具有良好的容错跟踪控制能力.     

一类输入时滞系统的鲁棒预测控制器的设计

针对一类不确定离散输入时滞系统,研究了使得闭环系统稳定,在预测时域内性能指标在线最小化的鲁棒预测控制器的设计问题.将预测时域后的性能指标函数用终端惩罚项近似,将无限时域性能指标函数转换成有限时域性能指标函数;基于滚动优化原理,将预测时域内的控制项用自由项代替,直接求取当前时刻的控制量,扩大可行解的范围,提高控制性能.通过求解线性矩阵不等式方法求解控制器.最后的仿真实例证明了该算法的有效性.     

Robust Predictive Control for Polytopic Uncertain Systems with Time-delay Subjected to Actuator Saturation

Robust predictive control algorithms were presented for polytopic uncertain linear discrete systems with time-delay subjected to actuator saturation. In the first algorithm, the parameter dependent state feedback model predictive control (MPC) law was obtained from minimizing the upper bound of the cost function subjected to several linear matrix inequality constraints. In order to reduce computation burden, a second robust MPC algorithm based on nominal performance cost was presented. The feasibility of the optimization problems guarantees that the algorithms are robustly stable. The simulation results verify the effectiveness of the proposed algorithms.     

铁道车辆蛇行稳定性主动控制综述

为了抑制蛇行运动,提高列车临界速度,针对铁道车辆特殊的轮轨自激振动系统综述了蛇行稳定性主动控制的总体结构形式、控制目标、控制算法、测量系统、作动系统、试验验证等关键环节的研究进展;概括了稳定性控制的典型结构形式及其各自的特点;根据不同运用场景,归纳了稳定性主动控制的主要目标,梳理了稳定性控制的主要算法以及优缺点;分析了不同反馈量测量方法的可行性和可靠性,研究了作动器动态特性对控制效果的影响;给出了稳定性控制的试验研究方法,展望了未来蛇行稳定性主动控制在算法设计、失效安全等方面的研究重点。研究结果表明:在蛇行稳定性主动控制研究中,控制方式和算法的选取要同时考虑控制目标的不同;除了高轮轨匹配等效锥度下的二次蛇行稳定性控制之外,控制目标应同时考虑低轮轨匹配等效锥度下的一次蛇行稳定性控制;控制方式应尽量简单、可靠、易于实施,且对测量系统的要求要小;测量系统也应尽量简单可测,以减小随机扰动和噪声对测量结果可靠性的影响;作动器响应时间及其时滞补偿方法共同决定了蛇行稳定性主动控制的实用效能;控制系统失效不能影响列车的运行安全,这是决定主动控制能否推广应用的关键。      

USB接口便携微型针式打印机系统的设计

微型打印机应用非常广泛,特别是针式打印机,具有打印的单据可长时间保存、打印头控制简单、成本低等优点,结合成熟的单片机控制和USB接口技术,本文描述了一款性能可靠,性价比高的打印机系统设计,本设计为DSP技术课程教学平台设计中的外部配置模块。     

空心板及T梁预制场的综合建设方案

上构梁板的预制是制约桥梁施工进度的关键,通过梁板预制场综合设计方案的比选确定的建设方案,保证了在降低施工成本的前提下梁板预制的进度,保证了桥梁施工的总体工期。     

A method to analyze the voltage-actuation response of a pre-strained circular dielectric elastomer actuator model

Dielectric elastomers (DEs) are the polymers capable of inducing deformation under electrical stimulation. When subject to a voltage across its thickness, the material reduces in thickness and expands in area. This paper presents a new method to analyze deformation and stress distribution response of the dielectric elastomer actuator (DEA) model under different applied voltage. An equal-biaxial pre-strained circular actuator model was built. The Yeoh strain energy potential and the collocation method are used for describing the large strain actuation response and stress distribution. The study in this paper has shown that: the stress and the stretch distributions in the passive region of the DE actuator depend on the radial distance from the center at the calculation point of the passive region and the magnitude of the applied voltage; with the same excitation applied voltage, we can get a larger deformation actuation by choosing an appropriate pre-stretch ratio; the influence of the non-ideal material has seriously affected the actual deformation of the DE actuators. This analytical model has a reference potential for the design optimization of high performance DEA systems and the model-based control of the DEA robot.     

Guaranteed Cost Iterative Learning Control for Multi-Phase Batch Processes

Batch process is a typical multi-phase process. Due to the interaction between the phases of the batch process, high precision control in a single phase cannot guarantee high precision control of the whole batch process. In order to solve this problem, the guaranteed cost iterative learning control (ILC) of multi-phase batch processes is studied in this paper. Firstly, through introducing the output error, the state error and the extended information, the multi-phase batch process is transformed into an equivalent 2D switched system which has different dimensions. In addition, under the measurable condition, the guaranteed cost iterative learning control law with extended information is designed. The proposed control law ensures not only the stability of the system but also the optimal control performance. Next, in order to study the stability of the system and the minimum running time under the condition of stable running, the multi-Lyapunov function method is used. By means of the average dwell time method, the sufficient conditions ensuring system to be exponentially stable are given in the form of linear matrix inequality (LMI). Finally, the injection molding process is taken as an example to make simulation, which shows the feasibility and effectiveness of the proposed method.     

基于电磁作动器的主动隔振系统研究

对单向电磁作动器和双向电磁作动器进行了研究,建立了基于电磁作动器的单自由度主动隔振系统动态模型,并给出系统的动力学方程。仿真结果表明,在状态反馈的控制策略下,基于双向电磁作动器的主动隔振系统比基于单向电磁作动器或被动隔振系统的隔振效果要好。