切換線性變參數(shù)系統(tǒng)的H∞控制及其在飛行器系統(tǒng)中的應用.pdf

1、切換線性變參數(shù)系統(tǒng)(Switched Linear Parameter Varying System)是由線性變參數(shù)(LPV)系統(tǒng)和切換系統(tǒng)(Switched system)綜合得到的一類系統(tǒng)，有著廣泛的實際背景。線性變參數(shù)系統(tǒng)在系統(tǒng)中引入了參數(shù)，它能夠更精確、更深刻地表示實際系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)本身的復雜特性，使得線性系統(tǒng)理論和控制方法可以應用于實際系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)。延續(xù)了線性變參數(shù)系統(tǒng)和切換系統(tǒng)兩類系統(tǒng)的特點，切換線性變參數(shù)系統(tǒng)比線性變

2、參數(shù)系統(tǒng)能夠描述實際系統(tǒng)或非線性系統(tǒng)中更加復雜的系統(tǒng)動態(tài)，同時可以在控制設計中應用線性系統(tǒng)理論和切換系統(tǒng)的控制方法。目前對切換線性變參數(shù)系統(tǒng)研究的時間還相對較短，研究結果也相當有限。本文研究幾類切換線性變參數(shù)系統(tǒng)的鎮(zhèn)定和H∞控制問題，并將得出的理論結果應用于飛行器系統(tǒng)模型中。本文的主要研究內(nèi)容包括如下:
　　第二章研究了一類連續(xù)的子系統(tǒng)均不穩(wěn)定的切換線性變參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。使用單Lyapunov函數(shù)和多Lyapunov函數(shù)方法

3、分別提出了穩(wěn)定性條件并設計了參數(shù)相關型的Lyapunov函數(shù)和相應的切換律。在單Lyapunov函數(shù)方法中首次使用二分法設計了凸組合查找算法。在多Lyapunov函數(shù)方法中，使用了廣義多Lyapunov函數(shù)方法，這一廣義的多Lyapunov函數(shù)方法突破了傳統(tǒng)多Lyapunov函數(shù)方法中的切換點處的單調(diào)性限制，允許Lyapunov函數(shù)值在切換時刻不連續(xù)甚至有一定程度的上升。
　　第三章研究了一類離散的子系統(tǒng)均不穩(wěn)定的切換線性變參數(shù)系

4、統(tǒng)。使用廣義多Lyapunov函數(shù)方法對系統(tǒng)作出了穩(wěn)定性分析和H∞性能分析。分別給出了系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件和H∞問題可解的充分條件并設計了相應的切換律。應用廣義的多Lyapunov函數(shù)方法，使離散切換線性變參數(shù)系統(tǒng)突破了Lyapunov函數(shù)值在切換時刻的單調(diào)性限制。
　　第四章研究了一類帶有擾動的切換線性變參數(shù)系統(tǒng)，研究了它的H∞濾波器設計問題。針對這類系統(tǒng)，應用有界實引理，設計了參數(shù)相關型的Lyapunov函數(shù)。根據(jù)所得到的Lyap

5、unov函數(shù)，設計了能夠得到變參數(shù)濾波器的算法。將所得出的理論結果應用在一個導彈的俯仰軸模型中。
　　第五章研究了一類帶有擾動輸入并且其參數(shù)在一個多胞型內(nèi)變化的切換線性變參數(shù)系統(tǒng)。為減少大參數(shù)集給系統(tǒng)帶來的保守性，將參數(shù)集劃分為參數(shù)子集并應用平均駐留時間方法設計多個Lyapunov函數(shù)使得系統(tǒng)的H∞性能得到改善。利用多胞型的頂點信息，避免網(wǎng)格法的線性矩陣不等式求解過程。在這一章中，將所得出的理論結果應用到了磁軸承系統(tǒng)模型中。

6、>　　第六章研究了一類帶有擾動的切換線性變參數(shù)系統(tǒng)，應用共同Lyapunov函數(shù)方法，對切換線性變參數(shù)系統(tǒng)中不同參數(shù)子集下的不同模態(tài)提出了H∞問題可解的充分條件。將得到的結果應用到F-16飛機模型中，得到了飛機模型在快慢兩種切換機制下的響應結果。
　　第七章研究了同時含有快變和慢變兩種參數(shù)的系統(tǒng)。應用共同Lyapunov函數(shù)方法，同時引入了混合函數(shù)方法，得到了參數(shù)范圍更廣的求解H∞問題的充分條件。在仿真中，考慮了海拔量變化的F-1