受擾線性系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制方法研究.pdf

1、控制系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制問題是最優(yōu)控制理論與跟蹤控制理論相結(jié)合的產(chǎn)物，它具有十分重要的研究價值，在海洋勘探、航空航天和工業(yè)控制等領(lǐng)域都得到了十分廣泛的應(yīng)用。目前，針對普通線性系統(tǒng)的最優(yōu)輸出跟蹤問題已經(jīng)取得了比較豐富的研究成果。然而，實際的控制系統(tǒng)往往會受到各種外部擾動信號的影響，造成系統(tǒng)的性能變壞，甚至破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，針對受擾系統(tǒng)跟蹤控制的研究主要是圍繞狀態(tài)反饋和靜態(tài)輸出反饋展開的，而基于復(fù)合控制和動態(tài)補(bǔ)償?shù)淖顑?yōu)跟蹤控制問題的研究

2、并不多見，因此具有重要的研究價值。本文針對帶有持續(xù)擾動的線性定常系統(tǒng)分別設(shè)計了基于復(fù)合控制和動態(tài)補(bǔ)償?shù)淖顑?yōu)輸出跟蹤控制律，并對它們的跟蹤控制結(jié)果進(jìn)行了比較分析。全文的主要研究內(nèi)容概括如下：
　　首先，介紹課題的應(yīng)用背景與研究意義，闡述受擾控制系統(tǒng)的跟蹤控制問題的研究現(xiàn)狀。給出線性定常系統(tǒng)的線性二次型最優(yōu)控制、最優(yōu)輸出跟蹤控制和最優(yōu)擾動抑制的基本理論，描述本文的主要工作內(nèi)容。
　　其次，基于復(fù)合控制最優(yōu)跟蹤控制律的設(shè)計方法，研

3、究帶有持續(xù)擾動的線性系統(tǒng)的最優(yōu)輸出跟蹤控制問題。對于受擾線性定常系統(tǒng)，根據(jù)極小值原理，分別構(gòu)造有限時域和無限時域性能指標(biāo)的增廣性能泛函，求解相應(yīng)的正則方程，得到基于復(fù)合控制的最優(yōu)輸出跟蹤控制律，并對外界擾動和參考輸出構(gòu)造降維觀測器，實現(xiàn)對擾動外系統(tǒng)和參考輸出外系統(tǒng)狀態(tài)變量的觀測，從而使復(fù)合控制最優(yōu)跟蹤控制律在物理上易于實現(xiàn)。
　　再次，基于動態(tài)補(bǔ)償最優(yōu)跟蹤控制律的設(shè)計方法，研究帶有持續(xù)擾動的線性系統(tǒng)的最優(yōu)輸出跟蹤控制問題。通過將受

4、擾線性定常系統(tǒng)、擾動外系統(tǒng)和參考輸出線性系統(tǒng)聯(lián)立，將受擾線性系統(tǒng)的最優(yōu)輸出跟蹤控制問題轉(zhuǎn)化為無擾動信號存在的增廣線性系統(tǒng)的規(guī)范化線性二次型最優(yōu)控制問題，增加動態(tài)補(bǔ)償器環(huán)節(jié)，給出基于動態(tài)補(bǔ)償?shù)淖顑?yōu)輸出跟蹤控制問題的解。
　　最后，分別搭建狀態(tài)反饋最優(yōu)跟蹤控制律、基于復(fù)合控制的最優(yōu)跟蹤控制律和基于動態(tài)補(bǔ)償?shù)淖顑?yōu)跟蹤控制律的閉環(huán)系統(tǒng)的仿真模型，對比每種最優(yōu)控制律作用下閉環(huán)系統(tǒng)的輸出跟蹤效果。仿真結(jié)果表明，基于動態(tài)補(bǔ)償?shù)淖顑?yōu)跟蹤控制律能夠