吉林大学学报(工学版) ›› 2013, Vol. 43 ›› Issue (05): 1375-1380.doi: 10.7964/jdxbgxb201305036

• 论文 • 上一篇    下一篇

基于PSO-DE和LMI的鲁棒静态输出反馈控制

孔英秀1,2, 赵丁选1, 杨彬1, 李天宇1, 韩京元3   

  1. 1. 吉林大学 机械科学与工程学院, 长春 130022;
    2. 金日成综合大学 电子与自动化系, 朝鲜 平壤 999093;
    3. 吉林大学 通信工程学院, 长春 130022
  • 收稿日期:2012-06-26 出版日期:2013-09-01 发布日期:2013-09-01
  • 通讯作者: 赵丁选(1965- ),男,教授,博士生导师.研究方向:工程机器人,流体传动与伺服控制.E-mail:zdx@jlu.edu.cn E-mail:zdx@jlu.edu.cn
  • 作者简介:孔英秀(1971- ),男,博士研究生.研究方向:控制工程学,机器人控制.E-mail:kys611@163.com
  • 基金资助:

    吉林省科技发展计划重点项目(20090335, 201101027).

Robust static output feedback control using PSO-DE algorithm and LMI

KONG Ying-xiu1,2, ZHAO Ding-xuan1, YANG Bin1, LI Tian-yu1, HAN Jing-yuan3   

  1. 1. College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China;
    2. Department of Electronics and Automation, Kim Il Sung University, Pyongyang 999093, DPRK;
    3. College of Communication Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China
  • Received:2012-06-26 Online:2013-09-01 Published:2013-09-01

RICH HTML

0   

PDF (PC)

270

摘要：

在多目标控制框架下,针对连续多面体不确定系统,提出了一种混合算法来解决鲁棒静态输出反馈控制问题。为了计算静态输出反馈增益,通过把粒子群优化(PSO)和差分进化(DE)的混合算法与线性矩阵不等式(LMI)方法相结合,求解具有双线性矩阵不等式(BMI)约束的优化问题。PSO-DE混合算法用来得到控制器的样本,LMI方法用来最优化系统的性能指标。以混合H2/H∞控制问题为例,给出了一种鲁棒多目标静态输出反馈控制求解的算法。仿真结果表明,与以往的迭代法和DE-LMI算法相比,提出的PSO-DE/LMI混合算法提高了收敛速度和精度。

关键词: 自动控制技术, 静态输出反馈, 粒子群优化算法, 差分进化算法, 线性矩阵不等式

Abstract:

Under the multi-objective control framework, this paper presents a hybrid algorithm to solve the problem of robust static output feedback control for continuous polytopic uncertain system. To obtain the static output feedback gain, the new hybrid algorithm combines the Particle Swarm Optimization (PSO) and Differential Evolution (DE), and the Linear Matrix Inequality (LMI) method. The proposed algorithm can be applied to solve the optimization problem with Bilinear Matrix Inequality (BMI) constraints. The PSO-DE hybrid algorithm is used to obtain a population of controllers, and LMI approach is used to optimize the performance criterion of the system. Taking a hybrid H2/H∞ control problem as example, the detailed algorithm is presented to solve the problem of robust static output feedback control. Simulation results show that the proposed hybrid algorithm improves the convergence rate and accuracy compared with traditional iterative methods and the original DE-LMI algorithm.

Key words: automatic control technology, static output feedback, particle swarm optimization algorithm, differential evolution algorithm, linear matrix inequality

中图分类号: 

  • TP273

[1] Arzelier D, Peaucelle D. An iterative method for mixed H2/H∞ synthesis via static output-feedback[C]//Proceedings of 41st IEEE Conference on Decision and Control. Las Vegas, Nevada, USA: IEEE, 2002.

[2] Huang D, Nguang S K. Static output feedback controller design for fuzzy systems: An ILMI approach[J]. Information Sciences, 2007,177: 3005-3015.

[3] 刘树博. 基于新型优化算法的主动悬架鲁棒输出反馈控制研究[D]. 长春: 吉林大学机械学院,2010. Liu Shu-bo. Study on robust output feedback control of active suspension based on noval optimization algorithm[D]. Changchun: College of Mechanical Engineering, Jilin University, 2010.

[4] Kennedy J, Eberhart R C. Particle swarm optimization[C]//Proceeding of the IEEE Service Center, 1995.

[5] Clerc M, Kennedy J. The particle swarm-explosion, stability and convergence in a multidimensional complex space[J]. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 2002, 6(1):58-73.

[6] Rana S, Jasola S. A review on particle swarm optimization algorithms and their applications to data clustering[J]. Artificial Intelligence Review, 2011, 35(3): 211-222.

[7] Zhang C, Ning J, Lu S, et al. A novel hybrid differential evolution and particle swarm optimization algorithm for unconstrained optimization[J]. Operations Research Letters, 2009, 37(2): 117-122.

[8] 刘顺安,胡庆玉.PSO-BP网络算法在汽车悬架优化中的应用[J].吉林大学学报:工学版,2009,39(3):571-575. Liu Shun-an, Hu Qing-yu. Application of PSO-BP network algorithm in optimization of automotive suspension[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition),2009,39(3):571-575.

[9] Boyd S, Ghaoui LE, Feron E,et al. Linear Matrix Inequalities in System and Control Theory[M]. Philadelphia: SIAM, 1994.

[10] Geromel J C, Peres P L D, Souza S R. Convex analysis of output feedback control problems: robust stability and performance[J]. IEEE Transaction on Automatic Control, 1996, 41(7): 997-1003.
[1] 顾万里,王萍,胡云峰,蔡硕,陈虹. 具有H∞性能的轮式移动机器人非线性控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1811-1819.
[2] 李战东,陶建国,罗阳,孙浩,丁亮,邓宗全. 核电水池推力附着机器人系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1820-1826.
[3] 赵爽,沈继红,张刘,赵晗,陈柯帆. 微细电火花加工表面粗糙度快速高斯评定[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1838-1843.
[4] 王德军, 魏薇郦, 鲍亚新. 考虑侧风干扰的电子稳定控制系统执行器故障诊断[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1548-1555.
[5] 闫冬梅, 钟辉, 任丽莉, 王若琳, 李红梅. 具有区间时变时滞的线性系统稳定性分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1556-1562.
[6] 张茹斌, 占礼葵, 彭伟, 孙少明, 刘骏富, 任雷. 心肺功能评估训练系统的恒功率控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1184-1190.
[7] 董惠娟, 于震, 樊继壮. 基于激光测振仪的非轴对称超声驻波声场的识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1191-1198.
[8] 田彦涛, 张宇, 王晓玉, 陈华. 基于平方根无迹卡尔曼滤波算法的电动汽车质心侧偏角估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 845-852.
[9] 张士涛, 张葆, 李贤涛, 王正玺, 田大鹏. 基于零相差轨迹控制方法提升快速反射镜性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 853-858.
[10] 王林, 王洪光, 宋屹峰, 潘新安, 张宏志. 输电线路悬垂绝缘子清扫机器人行为规划[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 518-525.
[11] 胡云峰, 王长勇, 于树友, 孙鹏远, 陈虹. 缸内直喷汽油机共轨系统结构参数优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 236-244.
[12] 朱枫, 张葆, 李贤涛, 王正玺, 张士涛. 基于强跟踪卡尔曼滤波的陀螺信号处理[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1868-1875.
[13] 晋超琼, 张葆, 李贤涛, 申帅, 朱枫. 基于扰动观测器的光电稳定平台摩擦补偿策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1876-1885.
[14] 冯建鑫. 具有测量时滞的不确定系统的递推鲁棒滤波[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1561-1567.
[15] 刘颖, 张凯, 于向军. 基于代理模型的中空轴式大型静压轴承多目标优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(4): 1130-1137.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发