第 27 卷 第 1 期
Vol. 27 No. 1
控 制 与 决 策
Control and Decision
2012 年 1 月
Jan. 2012
一类 Lurie 时滞广义系统的时滞相关 𝐻
∞
控制
文章编号: 1001-0920 (2012) 01-0035-06
李圣涛
1
, 刘小梅
2
, 周玉成
3
, 刘晓平
1
, 井元伟
1
(1. 东北大学 信息科学与工程学院,沈阳 110819;2. 东南大学 自动化学院,
南京 210096;3. 中国林业科学研究院 木材工业研究所,北京 100091)
摘 要: 研究一类 Lurie 时滞广义系统的 𝐻
∞
控制问题. 以矩阵不等式形式给出了保证闭环系统正则、无脉冲、全局
一致渐近稳定且具有给定性能的时滞相关充分条件. 进一步, 以非凸约束下的线性矩阵不等式 (LMIs) 的可行解给出
了状态反馈控制律设计方法. 仿真算例表明了所提出方法的有效性.
关键词: Lurie 系统;时滞广义系统;𝐻
∞
控制;线性矩阵不等式
中图分类号: TP273 文献标识码: A
Delay-dependent 𝑯
∞
control for Lurie singular systems with time-delay
LI Sheng-tao
1
, LIU Xiao-mei
2
, ZHOU Yu-cheng
3
, LIU Xiao-ping
1
, JING Yuan-wei
1
(1. College of Information Science and Technology,Northeastern University,Shenyang 110819,China;2. College of
Automation,Southeast University,Nanjing 210096,China;3. Research Institute of Wood Industry,Chinese Academy
of Forestry,Beijing 100091,China. Correspondent:LI Sheng-tao,E-mail:shengtaoli1985@163.com)
Abstract: The problem of delay-dependent 𝐻
∞
control for Lurie singular systems with state-delay is investigated. Delay-
dependent sufficient condition is obtained in terms of matrix inequalities for ensuring the resultant closed-loop systems of
regularity, absence of impulses, global uniform asymptotical stability and a prescribed 𝐻
∞
performance level. Further more,
the state feedback 𝐻
∞
control law is given in terms of the feasible solutions of linear matrix inequalities(LMIs) under the
non-convex constraints. A numerical example shows the effectiveness of the proposed method.
Key words: Lurie systems;singular systems with time-delay;𝐻
∞
control;linear matrix inequalities
1 引引引 言言言
广义系统最早由 Rosenbrock
[1]
在讨论复杂的电
网络系统时提出. 此类系统由微分 (差分) 方程描述的
慢变子系统以及由代数方程描述的快变子系统组成,
它比正则系统能更精确地描述实际的动态系统. 时滞
广义系统既含有时滞, 又有代数约束, 普遍存在于各
类实际系统中, 具有较强的应用背景
[2]
.
另一方面, Lurie 系统是一类重要的控制系统, 其
绝对稳定性研究已取得了丰硕成果
[3-8]
. 随着研究的
不断深入, 一些学者对 Lurie 时滞广义系统绝对稳定
性问题进行了研究
[9-10]
. 然而, 对于 Lurie 时滞广义系
统的 𝐻
∞
控制问题却鲜有涉及.
相对于时滞无关稳定条件而言, 时滞相关稳定
条件因考虑了系统的时滞信息, 所得结果具有更低
的保守 性而受到广泛关注
[11-13]
. 目 前时 滞相 关条
件都是基于交叉项界定技术、模型变换及 Lyapunov-
Krasovskii 泛函 的适当选取 技巧. 最近又出现 了一
些新思想
[7,14]
. 文献 [7] 经研究得到了一般 Lurie 时滞
系统的绝对稳定性, 但文中使用了不等式放缩技术.
[10]推广了[7]的结论, 研究了一般 Lurie 时滞广义系
统的绝对稳定性, 同样使用了不等式放缩技巧, 且其
方法不能处理控制器设计问题. [15] 研究了 Lurie 时
滞广义系统的 𝐻
∞
控制, 但得到的是时滞无关条件,
且在证明过程中对矩阵作了可逆假设. 可见, 此类系
统的时滞相关 𝐻
∞
控制研究仍有很大的改进空间.
本文没有采用交叉项界定和不等式放缩技巧, 研
究了一类 Lurie 时滞广义系统的 𝐻
∞
控制问题, 得到
了使得系统绝对稳定且具有给定 𝐻
∞
性能的时滞相
关充分条件, 进而给出了基于线性矩阵不等式的状态
反馈 𝐻
∞
控制器的设计方法. 数值算例表明了本文方
法的有效性.
收稿日期: 2010-12-26;修回日期: 2011-05-16.
基金项目: 国家863计划项目(2010AA101702);中央高校基本科研业务费项目(N100604019).
作者简介: 李圣涛(1985−), 男, 博士生, 从事奇异系统控制的研究;井元伟(1956−), 男, 教授, 博士生导师, 从事复杂非
线性大系统的分析与控制、复杂系统与复杂性科学等研究.