龚新平[1]2012年在《几类线性系统的容错控制器设计方法研究》文中研究指明控制系统的可靠性是保证系统正常运行的关键。在实际工业生产中，由于各种原因，系统内部的元件可能损坏，这时，我们设计的控制器在使用功能上，将会受到不同程度的影响。在系统发生故障的情况下，容错控制（Fault-Tolerant Control, FTC）能够自动补偿故障产生的影响以维护系统的稳定性和尽可能的恢复系统故障前的性能，使系统运行稳定可靠。由于长期不间断的执行控制任务，执行器是最容易发生故障的环节。在系统的容错控制设计中，对执行器的容错策略应是考虑的重中之重。因此，本文针对执行器可能发生故障的情况，首先，对离散多时滞系统的容错控制器设计问题进行了系统的研究；其次，对连续多时滞系统的容错控制器设计问题也进行了系统的研究，并且都得到了相关的结论；最后，提出了一种分步式容错控制器设计方法，并将该方法应用到线性连续系统、连续时滞系统、线性离散系统和离散时滞系统4类系统的容错控制问题中，取得了一些新的研究成果。全文的主要内容和研究工作如下：一、针对离散多时滞系统，利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法，得到了离散多时滞系统的容错控制器设计方法。首先，针对状态具有多个时滞的离散系统，分别采用无时滞记忆和有时滞记忆的状态反馈控制律，得到了系统存在状态反馈容错控制器和状态反馈H∞容错控制器的充分条件，以及系统存在无时滞记忆状态反馈保性能容错控制器的充分条件；其次，针对状态具有多个时滞的离散不确定系统，分别采用无时滞记忆和有时滞记忆的状态反馈控制律，得到了系统存在状态反馈鲁棒容错控制器和状态反馈鲁棒H∞容错控制器的充分条件，以及系统存在无时滞记忆状态反馈鲁棒保性能容错控制器的充分条件；最后，针对状态和控制输入同时具有多个时滞的离散系统，采用无时滞记忆的状态反馈控制律，分别考虑了在系统中没有不确定项和有不确定项的情况，得到了系统存在状态反馈容错控制器的充分条件，以及系统存在保性能容错控制器和H∞容错控制器的充分条件。上述结论都通过仿真分析得到了正确性和有效性的验证。仿真结果均能表明所设计的容错控制器不仅使得故障闭环系统是渐近稳定的，而且使得系统还满足一定的性能指标要求。二、针对连续多时滞系统，利用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式方法，得到了连续多时滞系统的容错控制器设计方法。首先，针对状态具有多个时滞的连续系统，分别采用无时滞记忆和有时滞记忆的状态反馈控制律，得到了系统存在状态反馈容错控制器和状态反馈H∞容错控制器的充分条件，还得到了系统存在无时滞记忆状态反馈保性能容错控制器的充分条件，以及相应的最优保性能容错控制器和最优H∞容错控制器的设计方法；其次，针对状态具有多个时滞的连续不确定系统，分别采用无时滞记忆和有时滞记忆的状态反馈控制律，得到了系统存在状态反馈鲁棒容错控制器和状态反馈鲁棒H∞容错控制器的充分条件，还得到了系统存在无时滞记忆状态反馈鲁棒保性能容错控制器的充分条件，以及相应的鲁棒最优保性能容错控制器和鲁棒最优H∞容错控制器的设计方法；最后，针对状态和控制输入同时具有多个时滞的连续系统，采用无时滞记忆的状态反馈控制律，分别考虑了在系统中没有不确定项和有不确定项的情况，得到了系统存在状态反馈容错控制器、保性能容错控制器和H∞容错控制器的充分条件，以及相应的最优保性能容错控制器和最优H∞容错控制器的设计方法。上述结论都通过仿真分析得到了正确性和有效性的验证。仿真结果均能表明所设计的容错控制器不仅使得故障闭环系统是渐近稳定的，而且使得系统还满足一定的性能指标要求。其中：相对于一般的保性能容错控制器，得到的最优保性能容错控制器使得相应的系统性能上界更小，即保性能优化问题起到了优化系统性能上界的作用；最优H∞容错控制器设计问题能得到系统的最小扰动抑制度γ min，利用γ min，可以更有效的来设计一般的H∞容错控制器，即只要给定的H∞性能指标满足γ> γmin，则相应结论中的线性矩阵不等式必定是可行的，此时一定能够找到满足性能要求的H∞容错控制器。叁、针对线性连续系统，提出了一种分步式容错控制器设计方法，得到了系统的分步式H∞容错控制器和分步式保性能容错控制器的设计方法和设计步骤。当系统存在一些不可稳的执行器故障情况时，用已有的容错控制方法是得不到有效的容错控制器的，而利用分步式容错控制器设计方法能够很好的解决这个难题，只要系统在实际运行过程中还没有发生那些不可稳的故障情况，我们就可以正常的来设计相应的容错控制器使得系统是渐近稳定的并且还保持一定的性能。分步式容错控制器设计方法的思想是在保证系统渐近稳定的前提下，逐步地使得系统的性能保持得越来越好。在系统的被动容错控制理论研究中，这种方法具有一定的理论创新意义和实际应用价值。四、利用提出的分步式容错控制器设计方法，分别针对连续时滞系统、离散系统和离散时滞系统进行了容错控制器设计，得到了系统的分步式保性能容错控制器和分步式H∞容错控制器的设计方法和设计步骤。本文得到的分步式容错控制器设计方法的优点在于：当上述3类线性系统中存在不可稳的执行器故障情况时，利用已有的容错控制器设计方法来进行系统的容错控制器设计是不可行的，而利用本文得到的结论在可稳集非空的条件下仍然可以来进行系统的容错控制器设计。所设计的容错控制器使得系统是渐近稳定的并且还保持着一定的性能，按照某种已知的规律来设计分步的方法，还可以逐步地使得在执行器可能发生故障的情况下系统的性能保持得越来越好。
孟璐璐[2]2008年在《时滞不确定系统的鲁棒容错控制》文中指出鲁棒容错控制是目前容错控制研究的热点,容错控制技术的出现,为提高复杂系统的可靠性开辟了一条新的途径。它是预先设计一个鲁棒控制器,保证系统对可能出现的传感器或执行机构故障具有完整性。由于时滞现象的普遍存在,对时滞系统的容错控制问题的研究具有重要的理论意义和实际价值。论文的主要研究工作概括如下:(1)研究了时变时滞不确定连续系统的鲁棒容错控制问题。利用LMI方法,采用有记忆状态反馈,研究鲁棒容错控制器的设计方法。给出了时变时滞不确定系统在含有传感器失效时仍能保持渐近稳定的充分条件及其有记忆控制器的设计方法,进而研究了含有执行器失效时的时变时滞不确定系统的鲁棒容错控制问题。文中有记忆控制器的提出,有效的解决了系统中状态滞后对系统控制器的影响。(2)研究了时变时滞不确定离散系统的鲁棒容错控制问题。基于LMI方法给出了时变时滞不确定离散系统在含有传感器失效时仍能保持渐近稳定的充分条件及其有记忆控制器的设计方法,减弱了状态滞后对系统控制性能的影响;其次,研究了含有执行器失效时的时变时滞不确定离散系统的鲁棒容错控制问题。最后,运用Matlab中的LMI工具箱求解控制器参数,仿真结果证明了设计方法的有效性。
孙超[3]2003年在《不确定离散时滞系统的鲁棒控制》文中研究指明本文研究不确定离散时滞系统的鲁棒控制问题。离散系统的鲁棒控制是与连续系统鲁棒控制相平行的控制理论分支，而且随着系统理论研究的深入和计算机技术的广泛普及与应用，离散系统特别是带有不确定性和时间滞后的不确定离散时滞系统已广泛存在于实际问题之中，对这类复杂系统鲁棒控制的研究正在引起人们的关注与重视。本文主要研究该系统的鲁棒稳定性条件和鲁棒控制器设计方法，具体包括以下内容：1.研究不确定线性离散系统的鲁棒稳定性。分别针对具有非结构不确定性、强结构不确定性、矩阵多胞形结构不确定性和范数有界不确定性等线性离散系统，利用特征值方法、Lyapunov函数方法和线性矩阵不等式方法等进行讨论，给出了相应系统的鲁棒稳定性判别条件，并通过算例进行了验证。2.研究具有非线性不确定性的离散系统的鲁棒稳定性，利用Lyapunov方法给出系统的鲁棒稳定性条件，并讨论了Lyapunov方程中矩阵的选取问题。3.研究同时具有不确定性和时间滞后的不确定离散时滞系统的鲁棒稳定性，利用特征值方法，给出了系统时滞相关鲁棒稳定性判别条件，其中不确定矩阵满足强结构不确定性。4.研究不确定离散时滞系统的鲁棒控制器设计。针对范数有界不确定性系统，利用Lyapunov方法，给出系统状态反馈控制器，且控制器的设计基于一个线性矩阵不等式的求解，并通过一个算例进行了验证。同时针对非结构不确定性和强结构不确定性系统，借助于系统的解，给出这类系统的鲁棒稳定性条件，及基于极点配置方法的鲁棒控制器设计方法。
杨松松[4]2011年在《离散时滞系统的鲁棒H_∞控制》文中研究表明因为从实际问题所抽象出来的数学模型中,有许多都是离散系统的形式,比如社会系统中的人口分布问题,市场经济中的蛛网模型,离散系统与人们的日常生活结合的也很紧密；又如营养部门可以根据能量的摄入、新陈代谢、运动与体重之间的关系来建立形式为离散系统的数学模型,从而科学地制定“减肥计划”；随着计算机在系统分析和控制中的广泛应用,时间离散化已经变得越来越重要,不论是用数字计算机分析连续时间系统,还是用离散控制装置控制连续时间受控系统,都会遇到连续时间系统转化为等价的离散时间系统的问题；在工业生产过程中,系统的不确定性和时间滞后往往是难以避免的,也是不可忽略的,这些也是影响系统稳定工作的主要原因。因此,研究含有不确定性的离散时滞系统的鲁棒控制问题同时也具有一定的现实意义。本文基于离散系统的Lyapunov稳定性理论及H∞控制理论,采用线性矩阵不等式方法,讨论了离散时滞系统的鲁棒H∞控制问题。全文共分叁章：第一章：归纳了本文所要用到的定理及引理。第二章：研究了一类同时具有状态时滞和输入时滞的不确定离散时滞系统的鲁棒稳定性问题。利用Lyapunov方法,结合矩阵不等式性质,给出了可设计系统状态反馈控制律的充分条件,且是时滞无关的。所得结果基于相应的线性矩阵不等式(LMI)的解,最后给出了算例,说明所得结’果的有效性。第叁章：利用线性矩阵不等式方法,分别研究了同时具有状态时滞和输入时滞的离散时滞系统的时滞相关鲁棒H∞状态反馈控制问题,不确定离散时滞系统的时滞相关鲁棒H∞动态输出反馈问题,不确定离散时滞系统的时滞相关鲁棒H∞滤波控制问题。
邵汉永[5]2005年在《不确定系统的鲁棒耗散控制研究》文中研究表明耗散理论从一类耗能网络中抽象出来具有广泛的工程背景,已经成为自适应系统、非线性系统、鲁棒控制系统设计的重要工具。而耗散控制可将H∞控制和无源控制统一起来,为控制系统设计提供一种更灵活、保守性较小的方法。不仅如此,耗散控制也是鲁棒控制系统设计的重要方法。另外,由于实际系统难以精确描述,运行过程中也有各种各样的不确定性,解决了鲁棒耗散问题才能使耗散理论的应用更加有效,所以研究不确定系统的鲁棒耗散控制问题既有重要的理论价值也具有重要的实际意义。本文以线性矩阵不等式为主要工具,运用耗散理论详细研究了不确定线性系统的鲁棒耗散控制问题,通过状态反馈和输出反馈使闭环系统鲁棒稳定且具有鲁棒耗散性能。研究对象包括连续系统、离散系统、时滞系统和广义系统。对象不确定性涉及范数有界不确定性、扇区不确定性、正实不确定性、广义正实不确定性以及耗散不确定性等。从耗散性和正实性之间的关系导出了线性系统的耗散特征,在此基础上得出了诸类不确定系统鲁棒稳定且具有鲁棒耗散性能的条件,进一步研究了鲁棒耗散控制的可解性问题,给出了控制器的综合方法和步骤。结果表明:鲁棒耗散分析和控制问题可归结为线性矩阵不等式的求解问题,采用增广系统的方法可将不确定系统的鲁棒耗散分析和控制转化为确定系统的情形。本文在不同程度上推广或概括了鲁棒无源控制、鲁棒H∞控制、鲁棒耗散控制问题的若干已有结果。全文由以下几部分组成:第一章回顾了耗散理论的产生、发展及研究现状,总结了不确定线性系统鲁棒耗散控制的一些主要结果、主要研究方法和尚需解决的问题等,指出了本文的主要工作。第二章讨论了参数独立摄动连续系统的鲁棒无源控制问题。不确定假设突破了通常的范数有界限制,鲁棒无源控制的某些已有结果得到了进一步推广。第叁章研究一类非负不确定离散系统的严格正实控制问题,其中非负不确定性可视为反馈增益的推广,具有广泛的工程背景。讨论系统鲁棒稳定且严格正实的条件,给出确保闭环系统鲁棒稳定且严格正实的状态反馈和输出反馈控制器。第四章考虑带有广义正实不确定性的连续系统的鲁棒严格正实性分析和设计,其中广义正实不确定性覆盖了范数有界不确定性和非负不确定性的范围。导出了这类系统鲁棒稳定且严格正实的条件,给出了鲁棒严格正实控制问题的解。第五章是范数有界参数不确定连续系统的鲁棒耗散分析和控制。通过建立二次型耗散性与增广系统的正实性之间的等价关系,利用正实引理得到了线性连续系统严格二次型耗散的充分必要条件。在此基础上分析了这类不确定系统鲁棒稳定且严格二次型耗散的特征,导出了鲁棒耗散控制问题的可解条件,给出了实现闭环鲁棒稳定且严格二次型耗散的状态反馈和输出反馈控制器的求解方法。本章结论可视为鲁棒无源控制和鲁棒H∞控制的某些结果的推广,也为鲁棒控制系统设计提供了一种更灵活、保守性更小的方法。第六章研究范数有界参数不确定离散系统的鲁棒耗散分析和设计问题,将上一章所得结果平行推广到离散系统。对于标称系统分析得出了严格二次型耗散的充分必要条件。对于不确定系统,通过状态反馈或输出反馈实现了闭环系统的鲁棒稳定和严格二次型耗散性能,给出了鲁棒耗散控制问题的可解条件和状态反馈、输出反馈控制器的LMI解法。第七章解决一类耗散不确定线性连续时滞系统的鲁棒耗散控制问题,设计动态输出反馈控制方案使闭环系统渐近稳定且严格二次型耗散。对确定系统,得出了输出反馈耗散控制问题的可解条件,给出了输出反馈控制器的LMI设计方法。对于不确定系统,考虑由一类耗散系统定义的结构不确定性。这类不确定性意义较广泛,包括了范数有界不确定性、扇区不确定性、正实不确定性、广义正实不确定性等。通过构造增广系统,将不确定系统的鲁棒耗散控制问题转化为确定系统的情形。所得结果可为连续时滞系统的无源控制和H∞控制提供统一框架,也将耗散控制结果从无时滞系统推广到了时滞系统。第八章将不确定连续时滞系统的鲁棒耗散控制结果推广到离散系统的情形,给出不确定离散时滞系统鲁棒耗散的条件,导出输出反馈耗散控制器的存在条件,给出控制器的构造方法。第九章对广义系统的正实性条件进行了改进,去掉了非严格不等式约束,以严格线性矩阵不等式的形式给出了广义系统的正实性特征,克服了原有正实性条件在实际应用中的数值计算问题。基于正实广义系统的这一特征,考虑了范数有界参数不确定广义系统的鲁棒正实控制问题,给出了状态反馈正实控制器的存在条件和构造方法。第十章为全文总结,归纳了本文研究的主要内容,指出了尚需解决的问题。本文就主要的设计方案进行了仿真研究,结果表明所给出的控制策略可以达到预期的目的,控制算法是切实可行的。
陈芳信[6]2005年在《线性不确定离散时滞系统的鲁棒控制研究》文中研究表明在实际工业过程控制中,要想准确地建立控制对象的数学模型几乎是不可能的,通过对象降阶近似,线性化近似,忽略难以建模的动态特性,以及系统工作环境变化,测量误差,参数老化和各种干扰等因素的近似处理,使得所得到的对象模型跟实际对象的特性存在某种差距,因此,难以用基于精确数学模型的现代控制理论来分析和综合一个实际被控对象。通常将这种差距看成是系统模型的一种不确定性。另一方面,在很多的工业过程中,诸如大惯性环节,管道传输,网络信号传输等等都会导致滞后现象,而这些时滞特性常常会导致系统的不稳定或系统的动态响应性能低下,难以满足生产要求。因此不确定时滞系统的鲁棒控制一直是控制理论研究的热点。实际应用中计算机控制系统大多为采样控制系统,对这一问题的深入研究,不仅能完善控制系统的理论基础,而且将极大地推进控制理论在实际中的应用。为此本文研究了一类时滞不确定离散系统的鲁棒性问题。本文的研究工作主要基于Lyapunov 稳定性理论等,采用线性矩阵不等式,矩阵分析等工具,研究用状态空间描述的时滞不确定离散系统的鲁棒控制问题。论文研究的主要目的是对所研究的不确定系统,提出了具有给定性能的鲁棒控制器设计方法。主要研究内容包括:1、考虑了时滞数字采样系统的零点,详细证明了分数时滞数字采样系统的零点与分数的密切关系,以及分数从0→1 时,数字采样系统的零点运动所呈现的固有规律。通过对SISO 分数时滞数字采样系统的零点分析,给出了其参数辩识的方法。2、研究了基于线性矩阵不等式域的鲁棒极点配置问题。从其定义与性质着手,研究了定义在线性矩阵不等式域中的鲁棒稳定和二次D 稳定问题以及系统中存在参数不确定时将极点配置到线性矩阵不等式域的鲁棒控制器设计问题。3、研究了具有时滞的线性不确定系统的鲁棒稳定性问题。利用Lyapunov
申涛[7]2004年在《基于LMI方法的几类离散系统鲁棒稳定性理论研究》文中研究说明随着线性矩阵不等式(LMI)技术在鲁棒控制研究中的成功应用，国内外学者越来越倾向于将不确定系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能问题归结为LMI的求解问题。本文研究了几类离散不确定系统的鲁棒稳定性问题，利用线性矩阵不等式寻找不确定离散系统合适的Lyapunov函数，将系统的鲁棒稳定性问题转化为线性矩阵不等式的可解问题。本文主要内容如下： 1．研究了一类具有非线性扰动不确定离散系统的闭环鲁棒稳定性问题，利用线性矩阵不等式方法得到了该类系统的鲁棒稳定条件。在此基础上，以线性矩阵不等式的形式提出了该类系统鲁棒反馈控制器的设计方法，该方法通过求解线性矩阵不等式得到鲁棒反馈控制器。进而讨论了具有非线性耦合扰动(系统输入与系统状态之间的耦合扰动)的离散系统反馈控制器的设计方法，给出了该类系统状态反馈控制存在的充分条件。然后，研究了离散区间系统的鲁棒稳定性问题，针对该类系统状态空间模型的不确定性，利用线性矩阵不等式推导得出了该类系统鲁棒稳定的充要条件。 2．实际上，离散系统往往存在状态间(当前状态与过去状态)的耦合扰动情况。因此，研究了一类时滞非线性耦合扰动(当前状态与过去状态的耦合)离散系统的鲁棒稳定性问题，基于李亚普诺夫第二方法推导得出了该类系统闭环鲁棒稳定条件，并在此基础上提出了具有时滞非线性耦合扰动的离散系统鲁棒反馈控制器的设计方法。然后，研究了一类具有多时滞非线性耦合扰动的离散不确定系统的鲁棒稳定性问题，以线性矩阵不等式的形式给出了该类系统闭环鲁棒稳定充分条件，并由此推导得出了多时滞非线性耦合扰动离散系统鲁棒反馈控制器的设计方法。 3．以线性矩阵不等式作为工具，研究了2-D FMM Ⅱ模型的稳定性问题，以线性矩阵不等式的形式提出了该类系统渐近稳定的新判据。基于这一判据，研究了一类不确定2-D FMMⅡ模型的鲁棒稳定性问题，针对该类系统的不确定性，以线性矩阵不等式的形式提出了该类系统鲁棒稳定判据，并以线性矩阵不等式的形式提出了该类系统反馈控制器的设计方法，从而将该类系统鲁棒反馈控制问题转化为线性矩阵不等式约束的优化问题。 浙江大学博士学位论文 4.研究了基于脉冲响应模型的动态矩阵预测控制田MC)算法，针对单输入、单输出系统可能出现的预测模型误差，分别以脉冲响应系数上下界和脉冲响应系数误差平方和的形式对预测模型的模型误差进行定义，根据该定义以线性矩阵不等式的形式分别提出了闭环系统鲁棒稳定判据，当闭环多项式系数不能满足J切叹主系数定理的情况下仍能保证系统闭环稳定。然后，针对多输入、多输出系统的脉冲响应模型特点，以脉冲响应系数矩阵范数平方和的形式定义了预测模型的模型误差，并根据该定义提出了基于脉冲响应模型多输入、多输出系统动态矩阵预测控制闭环鲁棒稳定判据。 5.由于离散广义系统区别于一般离散系统，对离散广义系统特性进行研究时，仅仅考虑其稳定性是不够的，通常要考虑到其正则性，因果性和稳定性(RCs)。(本文)研究了一类不确定离散广义系统的鲁棒RCS.特性，针对该类系统，以线性矩阵不等式的形式提出了鲁棒RCS判据。然后，研究了一类具有时间滞后参数跳变扰动的时滞离散广义系统的鲁棒稳定性问题，以线性矩阵不等式的形式提出了时间滞后相关的鲁棒RCS判据。
宋金波[8]2007年在《复杂系统的鲁棒容错控制研究》文中研究表明控制系统的可靠性是系统能够投入运行的关键,对切实保障现代复杂系统的可靠性和安全性,具有十分重要的意义。容错控制技术的出现,为提高复杂系统的可靠性开辟了一条新的途径。由于时滞现象的普遍存在,对时滞系统的容错控制问题的研究具有重要的理论意义和实际价值。而鲁棒容错控制是目前容错控制研究的热点,它是预先设计一个鲁棒控制器,保证系统对可能出现的传感器或执行机构故障具有完整性。本文根据一种具有一般性的传感器和执行器失效的表示方法,研究了不确定系统及不确定时滞系统的鲁棒容错问题。主要研究内容包括:首先,研究了时滞不确定连续系统的鲁棒容错控制问题。利用线性矩阵不等式(LMI)方法,对具有范数有界不确定参数的线性系统,采用状态反馈,研究鲁棒容错控制器的设计方法。给出了时滞不确定系统在含有执行器失效时仍能保持渐近稳定的充分条件及其有记忆控制器的设计方法,进而研究了含有传感器失效时的时滞不确定系统的鲁棒容错控制问题。文中有记忆控制器的提出,有效的解决了系统中状态滞后对系统控制器的影响。其次,研究了时滞不确定离散系统的鲁棒容错控制问题。基于LMI方法给出了时滞不确定离散系统在含有执行器失效时仍能保持渐近稳定的充分条件及其有记忆控制器的设计方法,减弱了状态滞后对系统控制性能的影响;其次,研究了含有传感器失效时的时滞不确定离散系统的鲁棒容错控制问题。最后,运用Matlab中的LMI工具箱求解控制器参数,仿真结果证明了设计方法的有效性。最后,研究了多时滞不确定系统的鲁棒容错控制问题。先对系统的稳定性进行了分析,然后基于LMI方法给出了多时滞不确定系统在执行器失效时仍渐近稳定的状态反馈容错控制器存在的充分条件及其控制器的设计方法。本文使用的LMI方法避免了参数空间设计方法和基于Riccati方程的设计方法中对某些参数的试凑,从而降低了设计中的保守性。
汤红吉[9]2005年在《不确定时滞系统的鲁棒控制》文中认为自20世纪50年代末现代控制理论诞生以来,控制理论得到了飞速的发展。现代控制理论中的许多结果都是基于一个精确的数学模型。但在实际工程中,控制对象的数学模型大多是不确定模型,这是因为,(1) 不可能精确地了解对象的工作机理、结构和参数;(2) 常用线性模型代替实际的非线性模型;(3) 常把时变模型看成时不变模型,这样导致了系统模型的不确定性。另外,在控制系统的运行中,还会出现环境变化,元器件老化问题。如果在设计控制器时,没有考虑到这些因素,最终得出的控制器可能不会使得闭环系统具有所期望的性能。因此,对于不确定系统进行研究有重要的理论和实际意义。在实际的控制过程中,时滞也是一种普遍现象,通常是因为:(1) 物质及信号的传递;(2) 系统中信号的测量;(3) 一些设备的物理性质。时滞系统可以看成是无穷维系统,其控制器的设计比无时滞系统要复杂得多。时滞的存在常常是系统不稳定或产生不良性能的原因。因此,研究时滞系统的鲁棒控制具有重要的理论和实际价值。 本文主要从时域角度对不确定时滞系统进行鲁棒控制的研究,主要工作包括如下四个部分: 第一部分研究了一类不确定时滞系统的模型参考自适应跟踪控制问题。系统中含有不确定性因素、时滞、干扰,其中,干扰和不确定项不满足匹配条件,且干扰的上界未知。对于此类系统,把模型参考自适应跟踪控制问题转化为误差模型鲁棒镇定控制器的设计问题。采用Lyapunov函数方法,针对不同特性的不确定性和干扰,采用相应的控制策略。结合线性矩阵不等式的鲁棒控制器设计方法和自适应参数估计方法,首先设计时滞无关的无记忆控制器使得系统具有所期望的性能,并把所得结果推广到互连系统;接着,分别应用中立变换、奇异系统变换,设计了时滞相关的控制器使得系统具有所期望的性能,最后,结合算例,进行仿真,验证所提方法的有效性。这一部分的创新在于控制器的设计,使得干扰不满足匹配条件时,仍能使误差系统一致最终有界或渐近趋于0,而且,该方法可以应用于具有不满足匹配条件的干扰系统的鲁棒镇定控制器的设计。 第二部分研究了不确定非线性时滞系统的鲁棒镇定问题。首先,对于一类具有时滞扰动的本质非线性系统进行鲁棒控制器的设计,其中时滞扰动不满足匹配条件。对于受扰系统重新构造Lyapunov函数,基于新的Lyapunov函数,对系统进行控制器的设计。接着,考虑了一类本质不确定非线性时滞系统的鲁棒控制器设计问题,当不确定性不满足匹配条件时,受CLKF概念的启发,在一个已知的Lyapunov泛函的基础上,增加部分非负定的项,构成新的Lyapuonv泛函,在此基础上对系统进行控制器的设计。另一方面,注意到系统的状态可能由于种种原因不可得,此时,不能应用状态反馈。所以,最后,考虑了非线性时滞系统的自适应输出反馈镇定问题。结合算例,进行仿真,验证所提方法
张群亮[10]2002年在《不确定系统的鲁棒控制与滤波》文中研究表明不确定系统的鲁棒控制与滤波一直是控制理论研究的热点。在过去的几十年里，许多学者对此问题做了研究，给出了大量有意义的结果，但是仍有很多问题没有解决，如2-D系统的弹性控制问题，关联时滞系统的滤波问题，广义不确定系统的鲁棒控制器与滤波器的设计问题，以及非线性系统的滤波问题。这些问题的研究必将极大地推动控制理论的发展。鉴于此，本文在这个领域做了一些研究，主要结果如下：一、研究了2-D系统弹性保成本控制器的设计问题。基于Lyapunov-Krasovskii泛函的方法，给出了2-D系统弹性保成本控制器存在的充分条件以及控制器的设计方法，并通过数值算例说明了该方法的优越性。二、研究了一类区间关联时滞系统的鲁棒分散控制问题。同时考虑了系统矩阵和关联矩阵中存在的不确定性对系统性能指标的影响，给出了设计控制器的LMI方法，仿真分析很好地验证了该方法。叁、基于鲁棒控制思想，分别研究了不确定离散时滞系统，广义系统，以及关联大系统的鲁棒滤波问题。该方法不需要限定系统的噪声输入信号为高斯白噪声，而只要求噪声信号为能量有界。通过分析误差增广系统的鲁棒性能指标，得到了滤波器存在的充分条件，并通过矩阵变换，将最后的结果化为LMI。四、研究了一类不确定非线性时滞系统的指数滤波器设计问题，提出了一种设计指数滤波器的方法，使用该方法设计的滤波器可以同时保证滤波器的稳态性能和暂态性能，通过选取滤波器的衰减指数，可以使得滤波器具有良好的衰减性能，仿真结果很好地验证了所给出的方法。
参考文献：
[1]. 几类线性系统的容错控制器设计方法研究[D]. 龚新平. 哈尔滨工程大学. 2012
[2]. 时滞不确定系统的鲁棒容错控制[D]. 孟璐璐. 辽宁科技大学. 2008
[3]. 不确定离散时滞系统的鲁棒控制[D]. 孙超. 哈尔滨理工大学. 2003
[4]. 离散时滞系统的鲁棒H_∞控制[D]. 杨松松. 内蒙古师范大学. 2011
[5]. 不确定系统的鲁棒耗散控制研究[D]. 邵汉永. 东南大学. 2005
[6]. 线性不确定离散时滞系统的鲁棒控制研究[D]. 陈芳信. 华中科技大学. 2005
[7]. 基于LMI方法的几类离散系统鲁棒稳定性理论研究[D]. 申涛. 浙江大学. 2004
[8]. 复杂系统的鲁棒容错控制研究[D]. 宋金波. 大庆石油学院. 2007
[9]. 不确定时滞系统的鲁棒控制[D]. 汤红吉. 华东师范大学. 2005
[10]. 不确定系统的鲁棒控制与滤波[D]. 张群亮. 燕山大学. 2002
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