线性系统的降维状态观测器参数化设计方法

在线性系统可观测的情况下,研究了降维状态观测器设计问题。通过非奇异线性变换,得到代数等价系统的同时分离出需观测的部分状态。基于Sylvester矩阵方程的参数化解,给出降维观测器的增益矩阵的参数化表达形式,从而给出了线性系统的降维状态观测器设计的一种参数化方法。数值算例表明：所提降维状态观测器的参数化设计方法是简单有效的。     

广义线性系统的鲁棒跟踪观测器设计问题

基于广义Sylvester矩阵方程的参数化解,将鲁棒性能指标和跟踪观测器参数矩阵进行参数化表示,从而使鲁棒跟踪观测器的设计问题转变成求解最小化问题.提出了一种设计鲁棒跟踪观测器的简单有效的算法,并通过实例和仿真对该方法进行了验证.     

基于全维PI观测器的混沌系统鲁棒故障检测设计

研究了在干扰存在情况下基于全维PI观测器的混沌系统鲁棒故障检测设计问题。基于一类Sylvester矩阵方程的参数化解,给出了干扰和残差信号解耦的充要条件,并建立了具有鲁棒故障检测功能的全维PI观测器设计的参数化方法。Lorenz混沌系统的数值算例及其计算结果表明：在干扰存在的情况下,基于全维PI观测器的混沌系统鲁棒故障检测设计方法简单有效。     

基于状态观测器的混沌系统鲁棒同步设计

研究了在有界干扰情况下一类非线性反馈混沌系统的鲁棒同步状态观测器设计问题。基于Sylvester矩阵方程的参数化解,将非线性反馈混沌系统的鲁棒同步状态观测器设计问题转化为带有约束条件的优化问题,通过解决该优化问题得到鲁棒同步状态观测器的增益矩阵,从而达到了干扰信号解耦目的。数值算例及其仿真结果表明:该非线性反馈混沌系统的鲁棒同步状态观测器的设计方法是简单有效的。     

鲁棒稳定控制器的参数化设计方法

基于特征结构配置参数化方法,讨论了一类匹配的不确定线性系统的鲁棒控制问题,目的是设计鲁棒稳定控制器,使不确定闭环线性系统的特征值始终位于复平面的左半平面中某扇形区域内.给出了该鲁棒稳定控制器存在的充分条件及其参数化表示,可进一步利用其自由度满足某些设计要求.给出的数值例子,表明了鲁棒稳定控制器参数化设计方法的有效性.     

PD反馈特征结构配置在最优控制问题中的应用

考虑了二阶线性系统的比例微分(PD)反馈特征结构配置问题以及其在最优控制问题中的应用。基于比例微分特征结构配置参数化方法,将二阶线性系统的最优控制问题转化为一个便于求解的有约束条件的极小值问题,并给出了相应的求解算法。三自由度质量弹簧阻尼系统算例及其仿真结果表明所提算法简单、有效。     

液压伺服系统的H_∞观测器设计

针对液压伺服系统的故障诊断问题,提出一种新的全维状态观测器--H_∞观测器的设计方法.该方法简化了液压伺服系统的传递函数描述,建立了系统状态空间描述的能观规范型;在考虑过程噪声与测量噪声的前提下,设计了系统的鲁棒观测器结构,并运用H_∞滤波理论确定观测器的性能指标,求解了系统的矩阵Riccati方程,计算了观测器的反馈增益矩阵.设计实例的性能测试表明,该观测器具有良好的敏捷性和敏感性.     

Lipschitz非线性系统状态观测器设计新方法

针对Lipschitz非线性系统状态观测器,提出了一种以极小化条件数为目标准则的新的设计方法。运用梯度下降法和Slyvester方程,计算极小化条件数,优化增益矩阵和最大允许Lipschitz常数,完成观测器设计。通过同其它文献的算例比较,结果发现按文中方法设计的观测器具有迭代次数少、优化结果好的特点。     

非线性系统的状态观测器设计

文中讨论了非线性状态观测器的一种新的构造方法,建立了非线性系统观测器的一种线性化设计过程,所得结果是线性系统观测器理论在非线性系统中的直接拓广。     

基于特征结构配置的车辆主动悬架控制器设计

基于特征结构配置参数化方法,提出了车辆主动悬架控制器设计方法,其目的是设计一组状态反馈控制器,使得闭环结构系统具有希望极点和特征向量。该方法提供的自由参数,可用来满足系统的鲁棒性能等指标。该方法直接基于车辆悬架系统的参数矩阵,故便于工程应用。对车辆悬架系统进行仿真分析,结果表明该设计方法简单有效。     

结构振动系统的模态解耦控制

基于特征结构配置的参数化结果,给出了实现结构振动系统模态解耦的充要条件,导出了期望的反馈增益阵及闭环特征向量矩阵的全体参数化表示。该方法在实现模态解耦的同时,还提供了全部自由度,可用来实现系统设计中某些性能要求。该方法直接基于原系统的参数矩阵,便于工程应用。三级质量弹簧系统的实例表明该方法有效。     

车辆悬挂系统的主动优化控制器设计及仿真

基于特征结构配置参数化结果,提出了车辆悬挂系统的主动优化控制器设计方法。该方法直接基于车辆悬挂系统的参数矩阵,便于工程应用。车辆悬挂系统的仿真实例表明所提主动优化控制器设计方法简单且有效。     

子空间预测控制在固体氧化物燃料电池中的应用

为使固体氧化物燃料电池(SOFC)输出满足一定约束的稳定电压、提高其输出功率跟踪性能,采用文献中给出的SOFC动态模型,设计了基于子空间矩阵的预测控制器。将子空间辨识和预测控制算法结合起来,直接从开环输入输出数据获得预测控制器的控制矩阵,而不须经过中间参数模型辨识的步骤。仿真结果验证了所提子空间预测控制算法(SPC)的实用性。     

线性系统的鲁棒容错控制设计方法

考虑了线性故障系统的鲁棒容错控制问题。利用状态反馈特征结构配置参数化结果，提出了一种鲁棒容错控制设计方法。该方法将故障系统的鲁棒容错控制问题转化为含有约束的最小化问题。数值算例及其仿真结果验证了所设计方法的简单性和有效性。     

基于气动-弹道一体化模型的飞行器外形优化设计

为提升飞行器气动外形优化设计效果,研究了新型飞行器在大空域、宽速域范围的气动适应性问题,提出一种基于气动-弹道一体化模型的外形优化设计方法。通过考虑气动和弹道的耦合作用,综合利用类型函数/形状函数转换技术、气动工程估算方法和Radau伪谱法,建立飞行器气动-弹道一体化模型。基于该模型,通过明确优化目标和约束条件,给出基于Kriging的气动外形优化方法,实现在多参数约束条件下的飞行器气动外形高效全局优化。以升力体构型飞行器为例,开展气动外形优化设计,结果表明该方法能较好地描述大空域、宽速域的气动和弹道特征,有效提升飞行器气动外形设计精度和水平,可为新型飞行器总体设计提供技术支撑。     

面向目标对峙跟踪的四旋翼协同编队控制方法

针对多四旋翼编队飞行过程中对地面目标对峙跟踪、几何队形生成、稳固保持和协同抗干扰问题,设计了一种可应对外部环境干扰和气动参数不确定性的多四旋翼主从式协同目标跟踪方法。首先,建立存在外部干扰以及参数不确定性的四旋翼运动学/动力学模型;其次,基于Lyapunov导航向量场设计领航者的对峙跟踪航迹使得领航者以固定对峙半径实现对目标的盘旋跟踪;然后,构造多四旋翼分布式位置保持控制器,为后续姿态控制器构造提供必要的期望指令;最后,针对四旋翼外部环境干扰和气动参数不确定性设计基于自抗扰控制的多四旋翼姿态跟踪控制器。仿真结果表明所提方法可以在局部智能体通信的前提下实现对地面目标的对峙跟踪,显著改善四旋翼编队系统的抗干扰能力,提升干扰环境下多四旋翼编队几何构型的稳固性。