幾類非線性系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)與應(yīng)用.pdf

1、在實(shí)際應(yīng)用中，我們對(duì)非線性系統(tǒng)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)的時(shí)候，往往僅知道被控對(duì)象的部分動(dòng)態(tài)信息，無法獲得被控對(duì)象的精確模型，所建立的模型要反映實(shí)際的被控對(duì)象，就必然存在未知項(xiàng)和不確定項(xiàng)。自上世紀(jì)50年代以來，不確定非線性系統(tǒng)的控制引起了眾多學(xué)者的關(guān)注。如果在控制器設(shè)計(jì)階段沒有恰當(dāng)?shù)靥幚磉@些不確定項(xiàng)，可能會(huì)使得被控系統(tǒng)的性能明顯地惡化，甚至造成整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定?？刂破鞅仨毮軌蛱幚磉@些未知項(xiàng)或不確定項(xiàng)，因而對(duì)未知項(xiàng)的估計(jì)和受到不確定干擾時(shí)保持系統(tǒng)的

2、魯棒性是設(shè)計(jì)一個(gè)成功的控制器的關(guān)鍵。自適應(yīng)控制和魯棒控制器是能夠處理這些未知項(xiàng)或不確定項(xiàng)，以獲得期望的暫態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)跟蹤精度的有效方法。
　　針對(duì)未知項(xiàng)和（或）不確定項(xiàng)在系統(tǒng)中出現(xiàn)的形式不同，本論文主要研究了時(shí)滯非線性系統(tǒng)的魯棒控制、輸入仿射非線性系統(tǒng)基于浸入和不變的控制及應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容包括如下幾部分:
　　(1)研究了Lurie時(shí)滯廣義系統(tǒng)的H∞控制問題，得到了系統(tǒng)穩(wěn)定和H∞狀態(tài)反饋控制律存在的時(shí)滯相關(guān)充分條件，它能保

3、證相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)正則、無脈沖、全局一致漸近穩(wěn)定且具有給定H∞性能;以非凸約束下的線性矩陣不等式(LMIs)的可行解給出了狀態(tài)反饋H∞控制律設(shè)計(jì)方法。所提方法可容易推廣至不確定性系統(tǒng)、多時(shí)滯及時(shí)變時(shí)滯系統(tǒng)等情形。最后，仿真算例表明了所提方法的有效性。
　　(2)針對(duì)一類區(qū)間時(shí)變時(shí)滯T-S模糊系統(tǒng)，研究了時(shí)滯相關(guān)漸近穩(wěn)定性以及控制器設(shè)計(jì)問題?；贚yapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式(LMIs)工具，并結(jié)合自由權(quán)矩陣方法，設(shè)計(jì)一個(gè)

4、包含時(shí)滯區(qū)間均值在內(nèi)的新Lyapunov-Krasovskii泛函，給出了改進(jìn)的時(shí)滯T-S模糊系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的時(shí)滯相關(guān)準(zhǔn)則。同時(shí)，根據(jù)并行分布補(bǔ)償算法，給出了帶有記憶的狀態(tài)反饋模糊控制器的設(shè)計(jì)方法。最后，仿真算例表明了該方法的有效性。
　　(3)針對(duì)一類非線性系統(tǒng)，研究了浸入和不變控制問題。通過選擇目標(biāo)系統(tǒng)，在不需要選擇Lyapunov函數(shù)的前提下對(duì)所研究的非線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種新穎的控制器。設(shè)計(jì)的控制器能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)的所有軌跡漸近

5、收斂到平衡點(diǎn)。實(shí)例仿真表明了該方法的有效性。
　　(4)針對(duì)非線性下三角系統(tǒng)，基于動(dòng)態(tài)比例和濾波器，設(shè)計(jì)了一種新的非確定等價(jià)自適應(yīng)控制器。與文獻(xiàn)已有結(jié)果相比，所給出方法無需滿足確定等價(jià)性原理，并且允許對(duì)參數(shù)估計(jì)誤差事先指定動(dòng)態(tài)行為。設(shè)計(jì)的控制器保證了閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號(hào)全局有界且保證輸出跟蹤誤差收斂到零。最后，給出兩個(gè)對(duì)比仿真例子，驗(yàn)證了該方法的有效性和優(yōu)越性。
　　(5)針對(duì)一類具有不可控不穩(wěn)定線性化的高階下三角非線性系統(tǒng)，

6、設(shè)計(jì)參數(shù)的非確定等價(jià)估計(jì)器，結(jié)合修正的自適應(yīng)增加冪積分方法，得到了一類新穎光滑反饋?zhàn)赃m應(yīng)控制器。設(shè)計(jì)的控制器保證了閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號(hào)全局有界且保證了實(shí)用輸出跟蹤。最后，給出數(shù)值仿真例子，驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　(6)針對(duì)帶有TCSC裝置的單機(jī)電力系統(tǒng)，基于自適應(yīng)浸入和不變思想，設(shè)計(jì)了一種新的自適應(yīng)浸入和不變控制器。與已有結(jié)果相比，所給出的方法并不需要滿足確定性原理，也不需要線性參數(shù)化，并且允許對(duì)參數(shù)估計(jì)誤差事先制定動(dòng)態(tài)性能。通