LMI在时滞系统中的应用

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对时滞系统的研究一直是控制理论研究的热点之一。线性矩阵不等式(Linear MatrixInequality-LMI)以其易于同系统的性能指标或约束条件相结合的特点,已成为解决许多鲁棒控制问题的一个重要方法。本文主要基于Lyapunov稳定性原理,采用线性矩阵不等式、矩阵分析以及凸规划等工具,研究用状态空间模型描述的不确定时滞系统的鲁棒控制问题。针对不确定时滞系统,采用状态反馈控制器或输出反馈控制器,研究其鲁棒稳定性分析和具有鲁棒性能约束的控制器设计问题,得到相应时滞无关或者时滞依赖结果。主要研究内容包括:(1)对于不确定时滞系统,不需要对系统模型进行变换,直接采用新提出的二次型积分不等式,导出了基于LMI的不确定时变时滞系统的鲁棒稳定性判据,并据此给出了该系统的状态反馈鲁棒控制律和动态输出反馈鲁棒控制律的设计新方法。(2)研究了一类不确定时滞系统对于给定的二次型性能目标函数的状态反馈保性能控制,给出了具有状态时滞信息的保性能控制律的设计方法;研究了当系统的状态不能被观测或被严重污染时,基于观测器的保性能控制问题,给出了最优动态输出反馈控制律设计。(3)对于不确定时滞系统的γ次优H_∞的控制问题,采用LMI方法,提出了针对不具有状态时滞信息和具有状态时滞信息的两类γ次优H_∞状态反馈控制律设计的新方法;通过γ的极小化,给出了系统最优H_∞控制律的设计方法。对于本文提出的新方法进行了计算机仿真研究,验证了本文方法的有效性。
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