具有有限頻性能的控制系統(tǒng)魯棒優(yōu)化設計.pdf

1、實際動態(tài)系統(tǒng)控制綜合的設計性能經(jīng)常給定為一系列頻率域不等式。這些頻率域不等式定義在全頻或有限頻范圍內(nèi)。具有這種性能的控制系統(tǒng)魯棒優(yōu)化設計是控制理論的重要研究課題之一并且已經(jīng)取得了大量研究成果，但仍有一些問題需要解決。例如，對于線性系統(tǒng)的魯棒混合頻（即全頻和有限頻）多目標控制，從現(xiàn)有結(jié)果可以得到以下兩種方法:利用加權(quán)函數(shù)來實現(xiàn)有限頻范圍限制然后采用全頻方法進行處理，這樣會帶來不準確性;把全頻性能指標作為有限頻性能指標的特殊情況然后采用基于

2、廣義KYP引理的有限頻方法進行處理，這樣會帶來保守性。對于線性系統(tǒng)的容錯控制和線性時滯系統(tǒng)的有限頻單目標綜合，現(xiàn)有結(jié)果忽略干擾（對于容錯控制包括卡死故障信號）的有限頻特征把有限頻性能指標放大到全頻范圍直接采用全頻方法進行處理，顯然這樣會相當保守。
　　本論文在已有結(jié)果的基礎(chǔ)上，對于線性系統(tǒng)的魯棒混合頻多目標控制，結(jié)合全頻結(jié)果和基于廣義KYP引理的有限頻結(jié)果提出了混合頻方法，避免了使用加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生的不準確性及把有限頻結(jié)果退化到全頻情

3、況產(chǎn)生的保守性;對于線性系統(tǒng)的容錯控制，基于混合頻方法給出了容錯控制器設計方法，準確地刻畫了卡死故障信號和干擾的有限頻抑制性能;對于線性時滯系統(tǒng)的有限頻單目標綜合，基于廣義S-procedure給出了有限頻方法，減小了結(jié)果的保守性。
　　具體工作如下:
　　第1-2章系統(tǒng)地分析和總結(jié)了有限頻性能、容錯控制和時滯系統(tǒng)這幾個研究領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及研究方法，并給出了與本文相關(guān)的一些預備知識。
　　第3章考慮了線性連續(xù)時間系統(tǒng)混

4、合頻小增益狀態(tài)反饋和動態(tài)輸出反饋控制綜合問題。所提出的控制器設計方法確保相應閉環(huán)系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的且滿足全頻和有限頻小增益性能。有限頻小增益控制綜合條件準確限制相應擾動的頻率范圍;全頻小增益控制綜合條件避免引入額外的保守性。仿真算例給出了本章方法與已有技術(shù)的比較，驗證了其優(yōu)越性。
　　第4章考慮了線性連續(xù)時間系統(tǒng)可靠H∞狀態(tài)反饋和動態(tài)輸出反饋控制綜合問題。針對包括部分失效、中斷、卡死情況的一般執(zhí)行器故障模型，本章把卡死信號擾動抑制性

5、能準確刻畫為零頻小增益條件，分別基于第3章中的混合頻小增益狀態(tài)反饋控制方法和兩步算法給出了可靠H∞狀態(tài)反饋和動態(tài)輸出反饋控制器的設計方法。在仿真算例中，通過與已有方法的比較，可以看出本章提出的方法得到了更好的控制效果。
　　第5章研究了具有執(zhí)行器卡死故障和執(zhí)行器部分失效故障的線性連續(xù)時間系統(tǒng)的自適應容錯狀態(tài)反饋控制綜合問題。首先基于對執(zhí)行器卡死故障的在線估計，提出了自適應容錯跟蹤控制器的設計方法。如果發(fā)生執(zhí)行器卡死故障，一個補償控

6、制器配合初始控制器改善控制效果并抑制卡死執(zhí)行器產(chǎn)生的零頻干擾。然后基于對執(zhí)行器部分失效故障的在線估計，得到了使相應閉環(huán)系統(tǒng)在正常和故障情況下漸近穩(wěn)定且滿足有限頻小增益條件的自適應容錯控制器的設計方法。所提出的自適應控制器設計條件相對于固定增益控制器設計條件保守性小，仿真結(jié)果進一步表明本章所提出方法的優(yōu)越性。
　　第6章研究了線性多時滯系統(tǒng)的有限頻性能分析和綜合問題。首先借助廣義S-procedure提出了有限頻性能分析條件。然后，