二維系統的有限頻設計方法研究

《二維系統的有限頻設計方法研究》是依託北京科技大學，由丁大偉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：二維系統的有限頻設計方法研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：丁大偉
• 項目類別：面上項目

項目摘要

二維系統在過程控制、圖像與信號處理、重複過程等諸多領域有著廣泛套用，同時二維系統的很多問題需要在有限頻域內加以考慮，如模型降階問題、故障檢測問題、擾動抑制問題等。本項目將針對二維系統的以上問題，提出一套有限頻設計方法，該方法將避免頻率加權法帶來的計算複雜性和不準確性，同時可降低現有全頻方法的保守性。具體如下：針對模型降階問題，在相關的有限頻域內，結合二維廣義KYP引理和凸最佳化技術，提出有限頻模型降階方法；針對故障檢測問題，在故障發生的頻率範圍內設計故障檢測濾波器，藉助於二維廣義KYP引理準確刻畫故障和干擾的有限頻特性，進而給出數值上易於求解的設計條件；針對不確定二維系統，在有限頻域內設計魯棒H∞控制器，使閉環系統的有限頻H∞性能得到最佳化，並給出凸的或數值上可行的設計條件；最後，推導出新的適用於複雜頻率範圍的二維廣義KYP引理，從而完善二維系統的有限頻理論，拓展有限頻設計方法的套用範圍。

結題摘要

本項目針對二維系統的模型降階、故障檢測、魯棒控制等問題開展了深入和系統的研究工作，提出了相應的有限頻設計方法。具體地，研究了二維系統的模型降階問題，採用二維廣義KYP引理和凸最佳化技術，提出了有限頻模型降階方法，降低了現有方法的保守性；研究了二維系統的故障檢測和故障估計問題，提出了有限頻故障檢測濾波器和故障估計濾波器設計方法；研究了二維系統的同時故障檢測與控制問題，提出了滿足有限頻性能指標的故障檢測濾波器/控制器設計方法，實現了故障檢測和控制雙重功能；研究了不確定系統的有限頻魯棒控制問題，提出了魯棒廣義KYP引理，並結合齊次多項式參數依賴Lyapunov函式，提出了有限頻魯棒控制器設計方法，得到了保守性更小的設計條件。在此基礎上，將相關方法推廣到T-S模糊系統、時滯系統等常見系統，並將理論成果套用於熱交換器故障檢測、帶鋼軋制過程等實際工程或仿真中，取得了良好的效果。項目執行期間，發表和錄用學術論文21篇（均已標註），其中SCI期刊論文15篇（均為第一或通訊作者，5篇為IEEE彙刊論文），包括IEEE Transactions on Automatic Control， IEEE Transactions on Fuzzy Systems，IEEE transactions on Neural Networks and Learning Systems，Systems & Control Letters，IET Control Theory & Applications等控制領域國際著名期刊論文，授權發明專利2項，實用新型2項。