输入饱和约束下几类典型控制系统的鲁棒稳定性分析与综合

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:henrychan168
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
输入饱和,即执行器饱和,是实际工程中一种普遍存在的现象。输入饱和产生的原因,主要是考虑到系统的物理性质、安全因素以及现有的技术条件,使得传输控制信号的执行器幅值大小受到一定的限制。同时,在控制系统理论中,饱和是一种常见的系统非线性约束。研究具有输入饱和约束的控制系统分析和综合问题时,如果忽视了饱和现象的存在,将使得闭环系统性能衰减,甚至丧失稳定性。因此,研究具有输入饱和约束的系统控制问题具有工程价值和理论意义。本文针对输入饱和约束下几类典型的控制系统,通过对现有方法和结论进行分析改进,从系统鲁棒稳定分析和综合的角度进行了相对深入地探讨和研究,获得了一些新的研究成果。本文的主要工作简述如下:  1.针对输入饱和约束下离散时间和连续时间不确定切换系统,在考虑范数有界不确定性和全局Lipschitz非线性情况下,进一步研究了鲁棒控制问题。基于一类依赖于系统状态的切换策略。利用多胞体微分包含的方法,给出了保守性小的系统可镇定状态反馈控制器存在条件,刻画了闭环系统的吸引域。基于上述条件和构造优化策略,设计出一族可镇定控制器,并且达到了扩大闭环系统吸引域的目的。值得注意的是,对于上述具有饱和约束的切换系统鲁棒可镇定结论,没有涉及到子系统的镇定性要求。因此,结论保守性小、应用范围广泛。两个仿真算例验证了设计方法的适用性。  2.针对输入饱和约束下不确定时滞系统,在考虑有界外部扰动和系统状态信息未知的情况下,研究了基于状态观测器的鲁棒输出反馈控制问题。通过利用多胞体微分包含方法、Lyapunov-Krasovskii泛函和Lyapunov-Razumikin稳定性理论,针对系统是否受到外部扰动,以及系统的输入系数矩阵是否带有不确定的情况,提出了一种分层设计的方法。系统没有受到外部扰动的情况下,获得时滞相关控制器设计条件,可以有效地保证闭环系统局部渐近稳定;系统受到外部扰动时,获得时滞无关控制器设计条件,可以保证闭环系统在初值容许范围条件下一致指数收敛到一个球体集合里。数值仿真结果表明了设计方法的适用性。  3.针对输入饱和约束下非线性不确定系统,在考虑系统输入包括控制输入和扰动输入两个部分的情况下,系统地研究了基于扰动观测器的复合控制问题。基于输入扰动观测器,构建复合控制器,更加有效地实现抗扰和控制双重目的,并且给出使得闭环系统稳定的控制器存在条件。通过构造迭代优化算法,获得优化闭环系统吸引域的控制器增益。另外,对于输入饱和非线性的处理上,分别使用多胞体微分包含和改进的扇形条件方法,以达到对比设计条件的目的。利用A4D飞行器模型仿真,验证了设计方法的适用性。  4.针对输入饱和约束下不确定马尔可夫跳变系统,在考虑系统转移概率(离散时间)和速率(连续时间)信息部分已知的情况下,系统全面地研究了抗饱和控制问题。利用扇形条件和抗饱和设计策略,给出了对于被研究系统的抗饱和补偿项增益的存在条件,补偿后的控制器可以实现输入饱和约束下闭环系统局部随机稳定的目的。通过设计并求解凸优化算法,获得一族伴随着最大吸引域估计的抗饱和补偿增益。另外,上述结论可以有效地处理任意切换下的输入饱和约束下切换系统和传统意义下的马尔可夫系统抗饱和控制问题。数值仿真算例验证了设计方法的适用性。
其他文献
该文研究了各种硬盘高性能控制的基本原理,并开发出了硬盘驱动器仿真系统.具体内容有:1.简单介绍了硬盘的基本结构、工作原理和一些基本概念.2.分析了硬盘驱动器中的重复性扰
该文主要包括两个内容:一是严格反馈形系统的多模型控制;二是一类关联系统的镇定设计.该文第二至四章首次研究严格反馈形系统的多模型控制;控制的基本目标是:使系统的输出能
人工智能和计算机视觉的发展使得智能交通系统成为研究热点。作为交通环境中的主要物体,交通标志的检测与识别和行人的检测在驾驶辅助和自动驾驶系统中显得至关重要。由于应用
计算机辅助诊断的目的,是通过影像学和医学图像处理技术,结合先进的计算机分析算法,辅助发现病理,并最终提高临床诊断的敏感性和特异性。然而,在使用机器学习算法处理医学影像数据
论文以分布式对象计算技术为核心,研究工作如下:1.介绍了中间件技术在分布式对象计算领域中的应用,对中间件进行了分类,分析了中间件的技术特点和它们在实际领域中的作用,重
PACS是实现医学图像信息管理的重要条件,它对医学图像的采集、显示、储存、交换和输出进行数字化处理,最终实现图像的数字化储存和传送.PACS的目标是实现医学图像在医院内外
论文开头简单总结了模糊控制的发展情况,介绍了模糊集合论、模糊变量与模糊推理等模糊控制的数学基础,以及模糊控制系统的工作原理与设计,介绍PopFuzzy模糊控制平台的设计分
该系统主要面向中国证券市场,目的是为广大股民朋友投资股票提供方便、高效、可信的分析与预测工具,使一般散户从深的投资理论中解脱出来,帮助他们在最短的时间里了解股市行
论文用模糊自适应的控制理论,用以TMS320C240数字信号处理器为核心的硬件电路来对082H/SJL-863猎雷声纳基阵稳定系统进行控制,从而满足其在恶劣海况下严格的稳态指标和动态要
该论文主要完成了基于Internet/WWW的虚拟工作平台--CIMSNET上虚拟工作平台的设计和开发.CIMSNET上虚拟工作平台是一个基于Internet/WWW的虚拟空间,为CIMSNET用户提供了信息