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非线性系统模型预测控制若干基本特点与主题回顾 被引量:62
1
作者 何德峰 丁宝苍 于树友 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期273-287,共15页
随着线性系统模型预测控制的大量成功应用,基于非线性模型的预测控制简称非线性预测控制(NMPC)在近20年来引起了广泛关注,并取得了丰富的研究成果.本文在阐述NMPC基本原理和特点的基础上,分别从优化可行性、稳定性、鲁棒性、优化求解、... 随着线性系统模型预测控制的大量成功应用,基于非线性模型的预测控制简称非线性预测控制(NMPC)在近20年来引起了广泛关注,并取得了丰富的研究成果.本文在阐述NMPC基本原理和特点的基础上,分别从优化可行性、稳定性、鲁棒性、优化求解、吸引域等主题出发,分析并总结NMPC的研究现状.最后,在指出NMPC有待进一步深入研究问题的同时,展望当前NMPC的一些研究方向. 展开更多
关键词 非线性系统 模型预测控制 可行性 稳定性 鲁棒性 优化求解 吸引域
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基于LMI的约束系统H_∞控制及其滚动优化实现 被引量:18
2
作者 陈虹 韩光信 刘志远 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期189-195,共7页
在LMI优化框架下,讨论有时域硬约束线性系统的H∞控制问题.首先提出了一种基于LMI优化的状态反馈方法,并给出了闭环系统保证H∞性能和满足时域硬约束的条件.在此基础上,融合预测控制的滚动优化原理讨论了一种滚动时域H∞性能控制方法.... 在LMI优化框架下,讨论有时域硬约束线性系统的H∞控制问题.首先提出了一种基于LMI优化的状态反馈方法,并给出了闭环系统保证H∞性能和满足时域硬约束的条件.在此基础上,融合预测控制的滚动优化原理讨论了一种滚动时域H∞性能控制方法.通过对H∞性能指标γ的在线最小化,闭环系统能实时协调控制性能要求和硬约束,并充分利用有限的控制能力提高控制性能. 展开更多
关键词 时域硬约束 H∞性能 LMI优化 预测控制
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基于滑模观测器的车辆电子稳定性控制系统故障重构 被引量:11
3
作者 于金泳 刘志远 陈虹 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1057-1063,共7页
针对车辆电子稳定性控制系统的横摆角速度传感器和侧向加速度传感器故障检测和重构问题,使用T-S模糊系统建立了车辆动力学系统的全局模型,依据滑模控制理论,给出了基于滑模观测器的传感器故障检测和重构方法,且所设计观测器满足给定的... 针对车辆电子稳定性控制系统的横摆角速度传感器和侧向加速度传感器故障检测和重构问题,使用T-S模糊系统建立了车辆动力学系统的全局模型,依据滑模控制理论,给出了基于滑模观测器的传感器故障检测和重构方法,且所设计观测器满足给定的从未知输入到故障重构误差的L2增益性能要求.最后通过实测数据,验证了方法是可行的. 展开更多
关键词 电子稳定性控制 故障检测 故障重构 T-S模糊系统
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基于非线性静态反馈解耦的三容系统PI控制 被引量:5
4
作者 高兴泉 刘淳 +1 位作者 马苗苗 陈虹 《控制工程》 CSCD 2004年第4期352-355,共4页
三容系统实验台是模拟多容器流程系统的多输入多输出、时变、强耦合、非线性的实验系统。采用一种基于非线性静态反馈的解耦方法进行三容实验系统的液位控制,当系统满足一定的条件时,可以寻找到一个输出与等效新输入之间的线性微分方程... 三容系统实验台是模拟多容器流程系统的多输入多输出、时变、强耦合、非线性的实验系统。采用一种基于非线性静态反馈的解耦方法进行三容实验系统的液位控制,当系统满足一定的条件时,可以寻找到一个输出与等效新输入之间的线性微分方程关系,然后再选择合适的状态反馈形式即可使该非线性系统解耦。经解耦,三容系统可分解为两个相互独立的单输入单输出线性子系统,对每个这样的子系统可以采用PI控制。给出了应用的实验结果和与没有使用解耦的PI控制方法的比较。 展开更多
关键词 非线性 静态反馈 解耦 三容系统 PI控制
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一种汽车防抱死制动系统的非线性控制方法 被引量:6
5
作者 刘志远 井后华 陈虹 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期7-13,共7页
针对具有不连续特性的开关阀防抱死制动系统,本文研究了控制器设计方法.首先讨论了开关阀防抱死制动系统增压、保压、减压三种工作模式的动态特性,给出一种具有滑移率连续动态和执行器不连续动态的开关阀防抱死制动系统的数学描述.在此... 针对具有不连续特性的开关阀防抱死制动系统,本文研究了控制器设计方法.首先讨论了开关阀防抱死制动系统增压、保压、减压三种工作模式的动态特性,给出一种具有滑移率连续动态和执行器不连续动态的开关阀防抱死制动系统的数学描述.在此基础上,考虑到应用性和鲁棒性要求,提出一种以系统状态作为切换规则保证系统稳定性的非线性控制器设计方法,其思想是基于Filippov意义下的Lyapunov方法设计两个切换面,将状态空间划分形式作为切换规则,通过切换面选择保证闭环系统的稳定性.为了避免频繁的模式切换,本文进一步将控制目标调整为平衡区域的收敛控制,并讨论了收敛区域大小对闭环控制性能的影响.仿真与实验结果表明本文给出的方法控制参数少,具有高效和平顺的制动性能. 展开更多
关键词 防抱死制动系统 开关阀 滑移率 切换面
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三容实验系统的变结构PID控制 被引量:2
6
作者 韩光信 高兴泉 陈虹 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第B07期38-41,共4页
基于非线性系统的反馈线性化,介绍了一种变结构PID控制方法.该方法能够有效地改善有控制量约束系统的控制性能.以某试验系统为被控对象,在对其进行反馈线性化同时实现静态解耦的基础上,给出了变结构PID控制的实验结果,并与常规PID控... 基于非线性系统的反馈线性化,介绍了一种变结构PID控制方法.该方法能够有效地改善有控制量约束系统的控制性能.以某试验系统为被控对象,在对其进行反馈线性化同时实现静态解耦的基础上,给出了变结构PID控制的实验结果,并与常规PID控制进行了比较.结果表明了变结构PID控制的优越性. 展开更多
关键词 三容系统 反馈线性化 变结构PID控制 实验结果
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压电陶瓷作动器的卡尔曼滤波输出反馈预测控制
7
作者 于树友 谭丽 +4 位作者 李建普 冯阳阳 刘冬梅 林宝君 孙绍瑜 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1724-1735,共12页
为了抑制压电陶瓷的迟滞、非线性特性对压电微定位平台精度的影响,建立反映压电陶瓷作动器频率依赖迟滞非线性特性的Hammerstein模型:利用非对称Bouc-Wen模型来表示静态迟滞非线性和利用动态线性模型表征信号频率的影响。针对迟滞补偿... 为了抑制压电陶瓷的迟滞、非线性特性对压电微定位平台精度的影响,建立反映压电陶瓷作动器频率依赖迟滞非线性特性的Hammerstein模型:利用非对称Bouc-Wen模型来表示静态迟滞非线性和利用动态线性模型表征信号频率的影响。针对迟滞补偿器不能完全的进行补偿,并且存在噪音干扰实验设备,采用基于卡尔曼滤波的预测控制,提高压电微定位平台的控制精度。预测控制用来减小逆补偿误差以及建模误差等模型不确定性的影响,卡尔曼滤波用来获得系统的状态估计值。实验结果显示,该控制器在正弦波信号下的相对跟踪误差小于0.68%,三角波信号下相对跟踪误差小于0.70%。在迟滞补偿的基础上,采用卡尔曼滤波的预测控制,该方法可以有效地完成对微定位平台的高精度跟踪。 展开更多
关键词 预测控制 卡尔曼滤波 压电陶瓷作动器 HAMMERSTEIN模型
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汽车控制的研究现状与展望 被引量:98
8
作者 陈虹 宫洵 +3 位作者 胡云峰 刘奇芳 高炳钊 郭洪艳 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期322-346,共25页
汽车控制技术是推动汽车工业可持续发展的重要保障.在全球汽车行业竞争日益激烈的背景下,如何通过理论与方法的创新,提高我国汽车控制系统的自主研发能力,完成从消费大国向制造强国的过渡是我们目前面临的重大挑战.本文主要围绕汽车动... 汽车控制技术是推动汽车工业可持续发展的重要保障.在全球汽车行业竞争日益激烈的背景下,如何通过理论与方法的创新,提高我国汽车控制系统的自主研发能力,完成从消费大国向制造强国的过渡是我们目前面临的重大挑战.本文主要围绕汽车动力总成系统、主动安全系统及新能源汽车中的关键控制问题展开论述,总结国内外的研究状况,提炼共性问题,对汽车控制的发展趋势给出了一些观点. 展开更多
关键词 汽车控制 发动机 传动系 主动安全 新能源汽车
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智能时代的汽车控制 被引量:48
9
作者 陈虹 郭露露 +2 位作者 宫洵 高炳钊 张琳 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期1313-1332,共20页
自动驾驶是汽车产业发展的重要里程碑.汽车驾驶自动化一直都在进行,其发展进程是对驾驶人认知感知、决策规划和执行控制等各个重要环节的逐步增强或最终替代.智能时代下,大数据分析、泛在计算、泛在传感和人工智能等颠覆性技术为汽车驾... 自动驾驶是汽车产业发展的重要里程碑.汽车驾驶自动化一直都在进行,其发展进程是对驾驶人认知感知、决策规划和执行控制等各个重要环节的逐步增强或最终替代.智能时代下,大数据分析、泛在计算、泛在传感和人工智能等颠覆性技术为汽车驾驶自动化向着高级别迈进提供了新的机遇.控制技术是智能时代汽车自动化进程中的基石,更多的信息在先进控制技术的赋能下将衍生出更多的新功能与新系统,从而实现汽车安全性、经济性以及舒适性等各个方面的提升.本文对智能时代的汽车控制进行综述,首先回顾汽车自动化的发展进程,然后探讨汽车自动化进程中面临的问题,最后梳理出一些未来智能汽车控制发展趋势与关键技术. 展开更多
关键词 汽车控制 驾驶自动化 智能时代 网联自动驾驶汽车 协同控制
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智能汽车人机协同控制的研究现状与展望 被引量:65
10
作者 胡云峰 曲婷 +4 位作者 刘俊 施竹清 朱冰 曹东璞 陈虹 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期1261-1280,共20页
随着人工智能、互联网技术、通信技术、计算机技术的快速发展,以电动化、智能化及网联化为基础的智能汽车成为汽车行业发展的一大趋势.按照汽车智能化、自动化的发展进程,美国汽车工程师协会将智能汽车的发展分为手动驾驶、驾驶辅助、... 随着人工智能、互联网技术、通信技术、计算机技术的快速发展,以电动化、智能化及网联化为基础的智能汽车成为汽车行业发展的一大趋势.按照汽车智能化、自动化的发展进程,美国汽车工程师协会将智能汽车的发展分为手动驾驶、驾驶辅助、部分自动化、有条件自动化、高度自动化和完全自动化6个级别,虽然不同层次、不同功能的汽车智能化技术正迅猛发展,但是真正意义上的全工况自动驾驶在短期内很难实现.因此,在未来很长一段时期内,智能汽车必然面对人机协同控制的局面,本文详细介绍了智能汽车人机协同控制中驾驶员建模及人机驾驶权动态优化控制的国内外研究现状,同时简要介绍了智能汽车测试与评价的国内外研究现状,提炼了共性问题,并对人机协同控制的发展趋势给出了一些观点. 展开更多
关键词 智能汽车 人机协同控制 驾驶员建模 测试与评价
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基于backstepping方法的电子节气门控制 被引量:32
11
作者 陈虹 胡云峰 +1 位作者 郭宏志 宋同好 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期491-496,503,共7页
针对汽车电子节气门的跟踪控制要求,建立了面向控制器设计的非线性模型.采用输入整形(input-shaping)技术对跟踪输入信号进行滤波,应用backstepping方法设计了电子节气门的非线性控制器.将建模误差等不确定性看做加性外部扰动,分析了跟... 针对汽车电子节气门的跟踪控制要求,建立了面向控制器设计的非线性模型.采用输入整形(input-shaping)技术对跟踪输入信号进行滤波,应用backstepping方法设计了电子节气门的非线性控制器.将建模误差等不确定性看做加性外部扰动,分析了跟踪误差系统的输入到状态稳定性(input-to-state-stability,ISS),并据此给出了选择控制器参数的指导性准则.仿真实验表明基于backstepping的控制方法能够很好的实现电子节气门的跟踪控制. 展开更多
关键词 电子节气门 不确定性 BACKSTEPPING 输入到状态稳定性 输入整形
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基于FPGA/SOPC的预测控制器设计与实现 被引量:43
12
作者 胡云峰 陈虹 +1 位作者 刘明星 许芳 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1241-1248,共8页
针对模型预测控制在微型设备及嵌入式系统应用中的实时性问题,从硬件实现控制算法的角度研究了基于FPGA(field programmable gate array)的预测控制器的设计和实现。采用基于Nios II嵌入式软核处理器的FPGA/SOPC(system on pro-grammabl... 针对模型预测控制在微型设备及嵌入式系统应用中的实时性问题,从硬件实现控制算法的角度研究了基于FPGA(field programmable gate array)的预测控制器的设计和实现。采用基于Nios II嵌入式软核处理器的FPGA/SOPC(system on pro-grammable chip,可编程片上系统)方案,在FPGA芯片上构建SOPC系统,设计SOPC的硬件及软件系统,实现了基于FPGA的预测控制器;建立了基于FPGA和dSPACE系统的实时仿真平台,并进行了控制器实时仿真实验。实时仿真实验验证了基于FPGA的预测控制器的功能及实时性。实验结果表明基于FPGA的预测控制器提高了算法的实时性,并具有微型化等特性,能满足新应用的需求。 展开更多
关键词 预测控制 FPGA SOPC 实时仿真
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非线性模型预测控制的现状与问题 被引量:66
13
作者 陈虹 刘志远 解小华 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期385-391,共7页
模型预测控制的一个主要优点是能显式并优化处理控制量和状态量的约束。为此 ,主要围绕非线性预测控制的算法、稳定性和鲁棒性、对偶问题和滚动时域估计的最新研究成果进行综述 ,并阐述了理论与应用方面有待进一步研究的几个主要问题。
关键词 非线性预测模型 稳定性 鲁棒性 模型预测控制 工业控制
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基于观测器的输出反馈电子节气门控制器设计 被引量:28
14
作者 胡云峰 李超 +3 位作者 李骏 郭洪艳 孙鹏远 陈虹 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期746-754,共9页
针对电子节气门系统的状态变量不完全可测量,设计了一个基于观测器的输出反馈电子节气门控制系统.该系统由一个估计不可测量状态的降阶观测器和一个非线性状态反馈控制器组成.同时在控制器中引入了跟踪误差的积分项以抑制跟踪静差.将建... 针对电子节气门系统的状态变量不完全可测量,设计了一个基于观测器的输出反馈电子节气门控制系统.该系统由一个估计不可测量状态的降阶观测器和一个非线性状态反馈控制器组成.同时在控制器中引入了跟踪误差的积分项以抑制跟踪静差.将建模误差和观测器误差等不确定性看作外部扰动,在输入到状态稳定性(Input to state stability,ISS)理论框架下分析了跟踪误差系统的鲁棒性,并据此给出了选择控制器参数的指导性原则.仿真及实验结果表明,基于观测器的输出反馈控制器能够很好地实现电子节气门的跟踪控制. 展开更多
关键词 电子节气门 输出反馈 观测器 BACKSTEPPING 输入到状态稳定性
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基于三步法的机械臂轨迹跟踪控制 被引量:20
15
作者 于树友 孟凌宇 +2 位作者 许芳 曲婷 陈虹 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1034-1044,共11页
考虑机械臂末端轨迹跟踪控制问题,以跟踪逆运动学求解出的末端期望轨迹对应的各关节期望角度为控制目标.设计了一种基于三步法的控制器,该控制器由类稳态控制、可变参考前馈控制和误差反馈控制3部分组成.证明了该控制器可以通过控制机... 考虑机械臂末端轨迹跟踪控制问题,以跟踪逆运动学求解出的末端期望轨迹对应的各关节期望角度为控制目标.设计了一种基于三步法的控制器,该控制器由类稳态控制、可变参考前馈控制和误差反馈控制3部分组成.证明了该控制器可以通过控制机械臂的各关节力矩实现各关节实际角度对期望角度的状态跟踪,进而使得末端轨迹渐近跟踪期望轨迹,并且跟踪误差是输入到状态稳定的.仿真表明基于三步法控制器的空间机械臂末端可以渐近跟踪期望轨迹,并且该算法可以克服系统的末端负载质量变化等不确定性的影响. 展开更多
关键词 机械臂 轨迹跟踪 三步法 渐近跟踪
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一种基于LMI的非线性模型预测控制终端域优化方法 被引量:10
16
作者 于树友 陈虹 +1 位作者 张鹏 李学军 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期798-804,共7页
对于具有约束的非线性系统,提出了一种模型预测控制(Model predictive control,MPC)的终端域优化方法.基于线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)优化和非线性系统的范数有界线性微分包含(Linear differential inclusion,LDI),... 对于具有约束的非线性系统,提出了一种模型预测控制(Model predictive control,MPC)的终端域优化方法.基于线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)优化和非线性系统的范数有界线性微分包含(Linear differential inclusion,LDI),给出了求解非线性MPC终端代价函数和局部稳定控制器的一种方法,在此基础上可方便地得到非线性模型预测控制终端域.一个具体的数值算例验证了算法的有效性. 展开更多
关键词 模型预测控制 终端域 约束非线性系统 线性微分包含 线性矩阵不等式
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未知环境中移动机器人导航控制研究的若干问题 被引量:119
17
作者 蔡自兴 贺汉根 陈虹 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期385-390,464,共7页
未知环境中移动机器人导航控制理论和方法是机器人学和智能控制的一个重要研究领域。综述了该领域研究的主要内容及其发展动态 ,分析了与导航控制有关的机器学习方法的研究现状 ,指出了存在的不足和有待进一步研究的问题 。
关键词 移动机器人 未知环境 导航控制
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基于LMI优化的主动悬架多目标控制 被引量:14
18
作者 陈虹 马苗苗 孙鹏远 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期550-559,共10页
首先将汽车主动悬架的控制问题归结为有时域硬约束的鲁棒干扰抑制问题.在多目标控制框架下,基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术,提出了一种H_2/广义H_2混合控制策略:利用广义H_2范数描述系统的时域硬约束,同时选择H_2范数最小化系统的... 首先将汽车主动悬架的控制问题归结为有时域硬约束的鲁棒干扰抑制问题.在多目标控制框架下,基于线性矩阵不等式(LMI)优化技术,提出了一种H_2/广义H_2混合控制策略:利用广义H_2范数描述系统的时域硬约束,同时选择H_2范数最小化系统的性能输出,最终将系统的控制律归结为求解具有LMI约束的半定规划问题.以半车模型为例设计了主动悬架控制器,并给出了较全面的分析和仿真结论.最后利用快速原型(RCP)和硬件在回路仿真(HILS)一体化技术进一步验证所提方法的有效性和可行性. 展开更多
关键词 主动悬架 时域硬约束 H2性能 广义H2性能 硬件在回路仿真
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基于模型的汽车电控系统设计 被引量:14
19
作者 陈虹 褚洪庆 +1 位作者 刘奇芳 高炳钊 《控制工程》 CSCD 北大核心 2016年第12期1867-1873,共7页
汽车智能化和网联化使电控系统开发流程变得日益复杂,如何提高控制性能并降低开发成本已经成为汽车电控系统开发亟待解决的关键问题。在汽车电控系统开发过程中,由于领域和分工的不同,系统设计和控制算法被分离研究,使得先进控制算法无... 汽车智能化和网联化使电控系统开发流程变得日益复杂,如何提高控制性能并降低开发成本已经成为汽车电控系统开发亟待解决的关键问题。在汽车电控系统开发过程中,由于领域和分工的不同,系统设计和控制算法被分离研究,使得先进控制算法无法在汽车系统中发挥实际作用。基于模型的控制系统设计为解决这些问题提供了有效手段。结合缸内直喷汽油机燃油共轨控制系统的开发,给出了从工程控制需求分析、性能描述、系统设计到模型建立、性能验证与评价的基于模型的具体设计过程,同时也充分说明了采用这种设计流程可以实现控制算法、系统设计和工程应用的有效结合。 展开更多
关键词 控制系统设计 汽车控制 基于模型的设计 V流程 燃油共轨系统
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主动悬架H_2/广义H_2输出反馈控制 被引量:14
20
作者 陈虹 马苗苗 孙鹏远 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期790-794,共5页
本文提出了一种主动悬架控制的H2/广义H2输出反馈控制方法.依照国际标准ISO2631.3选择垂直和俯仰加速度的频率加权.根据路面干扰谱特征,选用H2范数作为乘坐舒适性的指标,广义H2范数描述轮胎接地性等时域约束要求.在多目标控制框架下,将... 本文提出了一种主动悬架控制的H2/广义H2输出反馈控制方法.依照国际标准ISO2631.3选择垂直和俯仰加速度的频率加权.根据路面干扰谱特征,选用H2范数作为乘坐舒适性的指标,广义H2范数描述轮胎接地性等时域约束要求.在多目标控制框架下,将输出反馈控制器的设计转化为求解LMI优化问题.基于半车模型,给出了输出反馈主动悬架系统的频域分析和时域仿真. 展开更多
关键词 主动悬架 多目标控制 输出反馈 H2/广义H2 LMI优化
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