张会珍[1]2005年在《线性不确定系统的鲁棒控制器设计及应用》文中研究指明在对实际控制过程的分析过程中,总有一些未知因素存在, 诸如未建模动态、参数不确定性、工作环境的变化、降阶及线性化近似等,也包括外部干扰的不确定性。因此,对扰动控制系统或不确定控制系统的研究就更加符合实际过程。鲁棒控制理论的产生和发展,正是基于这一实际背景的,并逐渐成为控制理论和实际工程控制领域的一个重要研究方向。鲁棒控制主要包含两个方面的内容:(1) 控制系统的鲁棒性及稳定性分析;(2) 控制系统的鲁棒综合。本文采用 Lyapunov 稳定性理论和线性矩阵不等式理论,对具有参数不确定和时滞的线性系统进行鲁棒控制器设计,力求消除或减少系统中的模型化误差及其本身和外部的扰动信号等不确定性的影响,并借助 Matlab 的设计软件对系统进行了仿真研究。本文的研究主题是线性不确定系统的鲁棒控制,包括稳定性、二次稳定、迭代学习控制、H∞控制等。论文结合上述情况,首先研究了线性不确定系统的稳定性问题,根据系统二次稳定的概念,给出了线性不确定系统的鲁棒二次稳定的充分条件。考虑到时滞研究的重要性,对具有时滞的不确定系统的稳定性问题进行了较多的分析,对一类范数有界的不确定时滞系统,基于 LMI 给出了系统时滞无关二次稳定的充分条件,在此基础上,又讨论了线性不确定时滞系统时滞相关二次稳定问题,并把问题的可解性转化为一个线性矩阵不等式的解的问题,利用 LMITOOLBOX 验证了所得结论,对含有多时滞的线性不确定系统,给出了系统基于 LMI 的二次稳定的充分条件。其次考虑了线性不确定系统的鲁棒镇定问题,也就是上面提及的鲁棒综合问题,分别对线性不确定系统、线性不确定时滞系统的状态反馈、输出反馈问题进行了讨论和研究,基于 LMI 给出了系统鲁棒镇定控制器存在的充分条件,利用 Matlab 的 LMI 工具箱很方便给出了控制器的解,克服了基于Riccati 方法求解问题的复杂性,文章研究了具有时滞互联项的组合系统的分散反馈鲁棒镇定问题,并利用 LMI 给出了使系统镇定的控制器存在的充分条件,并用实例验证了所得结论。最后,首先研究了线性时滞系统的迭代学习控制问题,把一类线性时滞系统的迭代学习控制问题转化为一类系统的动态输出反馈控制问题,基于 LMI 给出了系统收敛的充分条件,并给出了迭代学习控制器的结构。其次,结合实际情况研究了基于 PI 控制规律的线性不确定时滞系统的鲁棒 H∞控制问题,把对 PI 控制规律的设计问题转化为对某系统的动态输出反馈鲁棒镇定问题,基于一个 LMI 组的求解给出了控制器的结构,并用实例验证了所得的结论。
王星[2]2003年在《不确定系统的鲁棒稳定性分析与控制》文中研究说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、忽略难以建模动态特性，以及系统工作环境变化、测量误差、系统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，很多的工业过程中，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，而这些时滞特性可能会导致系统的不稳定或系统的动态响应性能低下，不能满足生产要求。因此时滞系统的研究具有重要的理论意义和实际工程意义，也是控制界研究的热点。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。为此本文对不确定性时滞系统和不确定性采样系统的鲁棒性问题进行了研究。本文主要包含两部分内容：不确定时滞系统的鲁棒稳定性分析与设计；不确定采样系统的鲁棒控制在焊接质量控制中的应用。关于不确定时滞系统的鲁棒稳定性分析与设计，本文主要做了以下工作：第一，研究了具有时滞的线性不确定系统的鲁棒稳定性问题。利用矢量不等式的方法和Lyapunov稳定性原理，给出了不确定时滞系统鲁棒稳定的充分条件，所得的条件包含了时滞的信息，属于时滞相关稳定性判据，在很大程度上降低了现有结果的保守性。第二，对一类状态和控制输入同时存在时滞的不确定系统进行了鲁棒镇定控制器的设计，通过代数Riccati不等式的方法获得系统的状态反馈控制律，所得结果不依赖于时滞，不确定性参数时变未知但范数有界。第叁，针对一类同时存在状态和控制滞后的线性不确定时滞系统的鲁棒镇定问题进行了研究，其中系统的不确定项参数时变未知但范数有界，且滞后项也是时变的。对此，基于Lyapunov泛函，利用线性矩阵不等式给出了系统可由状态反馈鲁棒镇定的充分条件，并且利用线性矩阵不等式的解构造了使得系统鲁棒稳定的无记忆状态反馈控制律。所得结果是依赖时滞大小的，且与时滞的导数有关，从而相对减弱了控制器设计的保守性第四，研究一类秩-1的不确定性的时滞系统的鲁棒镇定问题。 基于<WP=5>Lyapunov函数，利用线性矩阵不等式给出了系统可由状态反馈鲁棒镇定的充分条件，并且利用线性矩阵不等式的解构造了状态反馈控制律。所得结果包含时滞的信息，比不依赖于时滞的结论具有较少的保守性。关于不确定采样系统的鲁棒控制在焊接质量控制中应用，本文主要做了以下工作：第一，针对脉冲GTAW平板对接焊接质量控制过程建立单变量数学模型，分别选用脉冲占空比、脉冲峰值电流和焊接速度为控制量，背面熔宽为被控量，对每一个模型都进行了实验仿真，并对其中一种模型进行实际的焊接实验，验证控制器的控制效果。第二，针对填丝脉冲GTAW平板对接焊接质量控制过程建立单变量数学模型，分别选用脉冲占空比、脉冲峰值电流、焊接速度和送丝速度为控制量，背面熔宽为被控量，对每一个模型都进行了实验仿真，并对其中多种模型进行实际的焊接实验，验证控制器的控制效果。第叁，针对填丝脉冲GTAW平板对接焊接质量控制过程建立双变量数学模型，选用脉冲占空比和焊接速度为控制量，背面熔宽为被控量，对建立的模型进行了实验仿真，并进行实际的焊接实验，验证控制器的控制效果。
于显利[3]2006年在《线性不确定系统鲁棒耗散控制研究》文中研究说明耗散性系统理论自20世纪70年代提出以来，在系统稳定性研究过程中起到重要的作用，它的实质内容是存在一个非负的能量函数，使得系统能量损耗总是小于能量的供给率，即系统的能量总是在不断地消耗。 在鲁棒耗散控制理论中，不确定系统的概念是相当重要的。为了进行有效的控制系统设计，一个复杂的系统必须用一个相对简单的模型来描述，以及对系统某些特性或环节缺乏足够的了解导致了我们使用的数学模型都具有一定的不确定性。同时，时滞现象广泛存在于实际控制系统中，时滞的存在使得系统的分析和综合变得更加复杂和困难，所以对时滞系统的研究一直都是控制工程领域的一个热点问题。本文考虑了不确定性和时滞这两个重要概念，在线性矩阵不等式方法基础下，研究了线性不确定时滞系统的二次稳定性问题，同时进一步，基于全面的耗散供给率，对线性不确定时滞系统的鲁棒耗散控制进行了深入研究。 首先，介绍了鲁棒控制理论的发展过程和发展历史、不确定性的分类和时滞现象的存在背景，详细描述了耗散性概念和它的数学表达形式，引入了Schur补引理等在鲁棒控制理论中具有重要作用的引理；然后介绍了系统二次稳定的概念，并且详细分析了线性不确定时滞系统的二次稳定性问题。 其次，分别对不同模型的不确定时滞系统的鲁棒耗散控制进行分析。我们首先研究了一类基于全面供给率的不确定时滞系统的状态反馈耗散镇定问题，即通过对范数有界不确定性和时滞无关系统的耗散控制研究后，构造状态反馈控制器使得相应的闭环系统是严格耗散的，并给出用线性矩阵不等式表示的判断条件。然后我们研究了一类多变时滞不确定系统的耗散性问题，即所研究的系统模型中含有多个状态时滞，并且每个时滞具有时变的特性，通过对该类模型的耗散控制研究，给出了其严格耗散的充分条件。最后我们引入了非线性特性，研究了一类时滞不确定非线性系统的鲁棒耗散性问题，我们假设该类系统是满足Lipschitz非线性条件的时滞不确定非线性系统，并且通过利用Lipschitz的两个条件，使用Schur补引理得到了一个用线性矩阵不等式表达的判断系统严格耗散性的充分条件。
高宏宇[4]2006年在《不确定系统的神经网络控制研究》文中研究表明在实际控制中,由于参数误差,未建模动态或外部干扰等因素,系统总是具有不确定性,因而难以达到理想的控制指标。为解决这一问题,需要设计相应的控制器,以使不确定系统保持稳定或满足理想的设计指标。神经网络具有较强的并行处理能力,逼近任意非线性映射能力以及自组织学习等能力。它的这些特性能较好地解决系统中存在的不确定问题,因此把神经网络理论应用于不确定系统,将会取得很好的控制效果。本文分别对线性不确定系统、非线性不确定系统,以及时滞不确定系统进行研究,设计了基于神经网络的控制器。对线性不确定系统,将神经网络控制、鲁棒控制与滑模变结构控制叁种方法结合,基于矩阵不等式设计出状态反馈控制器,利用神经网络对不确定变量进行逼近,最后设计基于神经网络的滑模变结构控制器,并给出了保证该线性不确定系统渐近稳定的充分条件。最后的仿真结果表明其控制效果比单一算法的控制器好。对一类非线性不确定系统进行了神经网络控制器设计,并根据Lyapunov理论,给出了控制器存在的充分条件,证明该系统渐近稳定,仿真结果表明该控制器是有效的。为减小系统跟踪误差,提高响应速度,对原控制器进行了改进,仿真实例表明,改进后的控制器能够满足提高控制性能的要求。论文对具有时滞的不确定系统的稳定性问题进行了分析。首先考虑一类不确定非线性时滞系统,提出了一种基于径向基神经网络的控制器设计方案,给出了保证该时滞系统渐近稳定的理论证明,并用仿真实例验证了该控制器的有效性。然后研究了一类非线性不确定时滞系统,在原鲁棒H_∞控制的基础上,引入神经网络与滑模控制方法,因而鲁棒H_∞性能被融入到控制中,设计了基于鲁棒H_∞的神经网络滑模控制器,并用理论证明该控制器能够保证此类时滞系统渐近稳定,最后的仿真结果表明其控制性能与原来相比有了较大的提高。
周翕[5]2017年在《不确定系统的分数阶鲁棒控制研究》文中指出分数阶微积分作为传统微积分在其微分或积分阶次上的一个延伸与推广,在对相当一部分复杂系统的建模上有着更准确、更简洁的优势。随着人们对被控系统建模精度、控制性能要求的逐步提高,分数阶系统理论以及分数阶控制器设计在近些年来得到了快速发展。研究证明,分数阶控制手段可以增加系统控制器参数调节的自由度,有利于进一步改善被控系统的相关性能,目前已成为分数阶系统领域的研究热点之一。然而,实际系统的前期建模与后期运行中,总是不可避免地存在建模参数的不确定性与环境变化、元器件老化等因素带来的内部或外部扰动。这些不确定因素使得基于精确数学模型所设计的控制器性能大大降低,所以研究不确定系统的分数阶鲁棒控制问题对分数阶控制理论及工程实践有着重要意义。频域分析作为系统鲁棒性能分析的一种方法,已经在鲁棒控制器设计及参数调节中取得了较多成果。然而目前分数阶鲁棒控制器设计的相关结论在面对复杂的、多参数扰动的被控系统时,还存在着诸多困难和挑战。不同于整数阶系统,分数阶系统的非整数阶次对系统动态性能的影响是较为复杂的。一方面,分数阶系统理论的研究还未完善,部分已在整数阶系统中较为成熟的控制策略在分数阶系统中仍处于空白状态。另一方面,分数阶系统的稳定性、鲁棒性等性能约束在频域上常表现为高度非线性的方程组,且计算量大,难以通过传统方法求解。同时,现有框架下的鲁棒控制策略仍无法解决一些系统性能指标之间的固有矛盾,无法最大限度提升系统的控制性能。这些不足之处限制了分数阶鲁棒控制的进一步发展。因此,本文将充分考虑复杂系统的鲁棒控制与性能改善问题,借助线性分数阶系统频域分析方法以及非线性分数阶系统的时域估值与补偿方法,研究复杂系统的分数阶鲁棒控制策略与鲁棒控制器的设计。首先,本文针对高阶次的、同时存在多个时间常数及增益扰动的整数阶线性系统设计了分数阶的鲁棒PIλDμ控制器。考虑具有复杂传递函数的高阶系统,在复平面上对系统的开环频域响应表达式作了统一化处理。对于扰动参数较少的情况,利用频域鲁棒性条件建立性能指标方程组并对其进行化简处理;而针对多参数扰动情况,利用多个方程之间的化简与解耦,降低方程数目,以避免出现超定方程。同时,充分利用伯德理想传递函数的强鲁棒性,提出了一套有效的控制器参数非线性最优化整定算法。本文验证了闭环控制系统在复杂系统多参数、大范围扰动下的良好响应品质。其次,在伯德理想传递函数的基础上,为了得到系统在频域鲁棒性与时域响应快速性能上的进一步提升,本文首次提出了基于线性控制器设计与非线性负反馈的非线性分数阶控制策略。考虑到常规的鲁棒CRONE控制是一种形式过于简单、无法进一步提升其响应速度的线性控制策略。而非线性负反馈的"小误差大增益、大误差小增益"的特点,系统的鲁棒性并不会因非线性反馈的引入而受到影响,故可以利用非线性反馈方法对具有良好鲁棒性的线性控制策略进行改进。对于非线性分数阶系统的时域暂态响应分析,文中首次提了分数阶微分方程的比较定理。利用该定理,可以十分方便地对非线性分数阶系统的时域响应进行比较与估值。为了消除系统可能存在的抖振现象,本文针对系统的跟踪问题和调节问题,分别提出了基于凹函数与凸函数的非线性非抖振反馈控制框架,并证明了该框架下的控制策略在系统上升时间及鲁棒性上的优越性。最后,考虑到自抗扰控制技术是一类先进的PID算法,一方面它可以通过安排过渡过程有效解决系统的快速性和超调量之间的矛盾,另一方面,扰动补偿的思想可极大提高控制系统的鲁棒性,本文对同元次分数阶系统的分数阶自抗扰控制策略进行了研究。目前的分数阶自抗扰控制框架仅针对单输入单输出(SISO)系统或是可由多个SISO系统组合而成的解耦的多输入多输出(MIMO)系统,难以解决一些复杂的MIMO系统的自抗扰控制问题,例如非解耦的欠驱动系统、并联系统等。一方面,本文考虑了欠驱动分数阶系统的微分平滑特性,针对完全能控的单/多输入分数阶系统,给出了一种形式简单、计算方便的系统平滑输出。对于控制器参数的选取,本文则充分考虑了分数阶次与系统维度的影响,给出了控制器参数存在稳定域的必要条件,并在此基础上提出了基于微分平滑的分数阶自抗扰控制策略。另一方面,对于多个子系统构成的并联系统,本文通过选取合适的状态变量,利用期望系统的动力学特性来构建扰动方程,给出了同元次并联系统的分数阶自抗扰控制策略。
周朝霞[6]2007年在《不确定时滞非线性系统的鲁棒稳定性研究》文中研究表明众所周知非线性系统广泛存在于客观世界，时滞为一般系统所固有，而不确定性在所难免，因此对不确定时滞非线性系统的鲁棒稳定性进行研究显得特别重要。故不确定时滞非线性系统的鲁棒稳定性研究是当前控制界研究的热点和难点之一。本文归纳了现有一些文献所提出的鲁棒稳定性定理，并在此基础上对时滞非线性系统的鲁棒稳定性分析及控制方面做了一些工作。首先，在Lyapunov稳定性理论基础上，针对T-S动态模糊模型，归纳了利用线性矩阵不等式和并行分布补偿原理(PDC)及模糊模型相除补偿方法(CDF)分析模糊系统所得到的稳定性定理和保证系统稳定的模糊控制器设计，对上述方法做了一个比较分析和概括总结；基于T-S动态模糊模型，归纳了不确定连续模糊和离散模糊非线性系统的鲁捧稳定性定理。其次，对具有时滞的非线性系统，利用模糊T-S模型对其进行模糊建模，采用分段Lyapunov函数方法和不等式处理技巧，得到系统鲁棒稳定的充分条件，并在此基础上提出了模糊控制器的设计方法，使得整个系统是鲁棒稳定的。最后，介绍了一类同时存在两种不确定性的非线性时滞系统鲁棒稳定性条件及保证系统鲁棒稳定的模糊控制器设计方法，对该鲁棒稳定性条件的证明做了很详细的推导运算。
左艳[7]2016年在《基于不确定奇异时滞模型的水轮机调节系统鲁棒优化控制研究》文中研究表明水轮机调节系统是一个集水力、机械、电气为一体的具有时滞、强非线性特性的复杂控制系统。由于未考虑系统中水轮机的强非线性和有压引水管道的时滞特性,基于线性定常模型推导的线性控制必然面临着控制品质恶化和系统稳定性问题。针对水轮机调节系统的强非线性和时滞特性,分别研究水轮机、有压引水管道、发电机及负载、执行机构的动态特性描述,建立了能揭示其本质特性的水轮机调节系统非线性奇异时滞模型,并通过数学变换将其转化为线性不确定奇异时滞模型,将控制对象的非线性问题转化为系统参数摄动问题,为研究水轮机调节系统的鲁棒控制奠定了基础。在构建增广水轮机调节系统的线性不确定奇异时滞模型的基础上,应用鲁棒控制理论设计了时滞依赖的鲁棒镇定控制器,不仅大大降低了对水轮机调节系统模型的精度要求,并且能使系统具有较好的鲁棒性。针对鲁棒镇定控制器难以获得满意动态性能的问题,综合运用鲁棒控制和优化理论,研究了以水轮机调节系统的鲁棒稳定作为控制器参数的优化空间,以转速偏差的ITAE指标作为适应度函数的基于不确定奇异时滞模型的鲁棒优化控制器。由于鲁棒镇定控制器只要求控制参数能使系统鲁棒稳定,未考虑其动态性能,而鲁棒优化控制器则是在能使系统鲁棒稳定的控制参数范围内,通过优化得到一组能使系统获得较好动态性能的控制参数。因此鲁棒优化控制器在满足鲁棒稳定的条件下,提高了系统的动态性能。在应用双叁次B样条理论构建水轮机特性空间曲面的基础上,建立了能揭示水轮机调节系统的强非线性和时滞特性的仿真模型,并研究了其过渡过程数值计算方法。通过对某机组不同工况的过渡过程计算,验证了基于不确定奇异时滞模型的鲁棒优化控制的性能。
陈振毅[8]2002年在《不确定时滞系统鲁棒控制若干问题研究》文中认为在实际工程应用中，人们一直希望能得到被控对象的精确数学模型，但是在采用了模型降阶近似、非线性特性的线性化近似、以及忽略对象难以建模的动态特性后，所得到的对象模型跟实际对象的特性总是存在一定的差距。从某种意思上来说，这种差距往往可以看成是系统模型的一种不确定性。一般这些不确定性并非不可度量的，通常能给出这些不确定性大小的某种约束，鲁棒控制理论正是用来处理系统模型具有不确定性的有效方法。另一方面，在实际工业生产中，大惯性环节、传输过程以及复杂的在线分析仪等不可避免地会导致滞后现象的产生，这些滞后特性往往会严重影响控制系统的稳定性以及系统的性能指标，因此对时滞系统地研究也一直是控制理论研究的热点之一。 本论文主要基于Lyapunov稳定性定理、Razumikhin稳定性定理以及凸集的有关理论，并采用线性矩阵不等式、矩阵分析以及凸规划等工具研究用状态空间模型描述的不确定时滞系统的鲁棒控制问题。针对具有范数有界不确定参数或凸多面体不确定参数的不确定时滞系统，采用状态反馈控制器或者输出反馈控制器，研究其鲁棒稳定性分析、鲁棒镇定控制器设计以及具有鲁棒性能约束的控制器设计问题，得到相应时滞无关或者时滞依赖结果。主要研究内容包括 1、研究一类同时存在状态和控制滞后的不确定时滞系统的状态反馈鲁棒镇定问题。给出了一个系统鲁棒二次可镇定的充分必要条件，以及系统时滞依赖鲁棒可镇定的充分条件及相应的状态反馈鲁棒镇定控制器设计方法，结果以线性矩阵不等式的形式给出。并给出仿真结果。 2、针对一类不确定时滞系统，研究了其输出反馈鲁棒H_∞控制问题，回顾了已有的含不确定性的时滞系统输出反馈鲁棒镇定结果及其鲁棒二次可镇定控制器的设计方法，并研究了其输出反馈鲁棒H_∞。控制器过 浙江大学硕士学位论文 的设计方法。 3、针对一类具有范数有界不确定性的时滞系统，研究了其输出反馈保 成本控制问题，得到时滞无关的输出反馈保成本控制器的设计方法。 4、针对一类具有凸多面体形式的不确定参数模型的时滞系统，研究了 其保成本控制问题并得到相应控制器设计方法。所得结果以线性矩 阵不等式给出。 5、针对一类具有状态和控制滞后的不确定时滞系统，研究了其可靠厅 控制问题，提出了一种状态反馈鲁棒可靠H。控制器的设计方法。 6、针对一类具有非线性不确定性扰动的时滞系统，采用CLF函数研究 了其鲁棒稳定性问题，得到了该时滞系统鲁棒稳定时，其非线性不 确定性所需满足的上界。并给出了数值例子的仿真分析结果。 最后是全文的总结以及展望。
周武能[9]2005年在《不确定系统鲁棒区域稳定性若干问题研究》文中研究指明所谓动力系统是R-稳定的，是指其极点在以虚轴为边界的左半复平面上某个区域R中。由于在工程实际中，一个R-稳定的受控系统通常能保证系统的稳定性、收敛的快速性和系统从暂态过渡到稳态的平稳性等等，所以动力系统的R-稳定性或区域极点配置问题一直是一个引人注目的研究课题。再者，在实际工业过程控制中，不可避免地会遇到各种不确定性。这些不确定性可归结为两类。其一是非结构化不确定性，比如未建模动态、系统周围环境的变化、元器件的非线性及老化以及外部干扰等。其二是结构化不确定性，比如系统模型由若干参数矩阵确定的情形等。对于结构化不确定性，从目前研究的状况来看，大致可分为范数有界不确定性、凸组合不确定性和区间不确定性等。为了使被控系统在具有结构化不确定性的情形下，能够保证闭环系统具有R-稳定性和其它动态响应性能，鲁棒R-稳定性的研究就显得十分必要。另外，在实际工业过程中，大惯性环节、传输过程、复杂的在线分析仪等等不可避免地会导致滞后现象，而这些滞后特性往往会严重影响被控系统的稳定性以及系统的性能指标。因此，对不确定时滞系统的R-稳定性和相应控制器的设计问题研究同样具有重要的理论和工程意义。 本论文主要针对具有范数有界不确定性系统(带时滞的或不带时滞的系统、线性参数变化系统或模糊Takagi-Sageno模型等)，采用时域方法，兼用频域方法，依据Lyapunov-Razumikhin稳定性定理，运用线性矩阵不等式、矩阵分析和凸优化等工具，研究系统鲁棒R-稳定性问题(含鲁棒α-稳定性和圆域稳定性)，设计动态输出反馈控制器、输出反馈控制器、可靠控制器或方差约束状态反馈控制器使闭环系统鲁棒R-稳定且具有H_∞性能指标。其主要内容和研究结果表现在以下几个方面。 1．针对一类不确定线性时滞系统，考虑鲁棒α-稳定H_∞动态输出反馈控制器的分析和综合问题。基于Lyapunov稳定性定理导出使闭环系统α-稳定且具有H_∞性能指标的一个充分条件。利用这一充分条件，用线性矩阵不等式技术给出动态输出反馈控制器的设计方法。 2．针对一类线性不确定时变时滞系统，研究鲁棒α-稳定输出反馈控制问题。对于所有可允许的不确定性，设计输出反馈控制器使闭环系统α-一致渐近稳定且满足H_∞性能指标。在状态空间中，基于Lyapunov稳定性定理，得到该控制器的存在条件。用正交补空间方法和Schur补引理将控制器设计问题转化为易于实现的线性矩阵不等式形式。摘要 3.研究线性时滞参数变化系统鲁棒a一稳定凡状态反馈控制器的设计问题。用一个新方法得到该控制器存在的一个充分条件并给出其设计一方法。 4.针对一类范数有界不确定线性系统和二次矩阵不等式区域刀，研究其二次刀一稳定的线性矩阵不等式充要条件和相应的鲁棒控制器设计方法。用线性矩阵不等式技术得到了这类系统二次刀一稳定的一个充要条件。该条件充分说明了使范数有界不确定线性系统二次刀一稳定的状态反馈控制器设计方法具有较小的保守性。 5，考虑具有传感器和执行器故障的不确定线性系统的可靠H。控制综合问题，得到该控制器存在的一个充分条件。基于这一充分条件，利用线性矩阵不等式方法得出可靠H二控制器的设计方法。该控制器能保证闭环系统在出现传感器故障和执行器故障时是刀稳定的且具有凡性能指标。 6.对一类范数有界不确定线性连续系统，研究其具有方差和区域极点约束以及从性能指标的输出反馈控制器设计问题。导出了控制器存在的条件，并将此条件转化为与之等价的线性矩阵不等式可解性问题，给出控制器增益矩阵的求解方法。 7.对具有范数有界不确定性的1么kagi一Sugeno模糊非线性模型，运用二次稳定思想，得出在各种允许的不确定性下闭环系统的极点始终在复平面上某个二次矩阵不等式区域刀中的一个充分条件。基于这一条件和并行分布补偿技术，用线性矩阵不等式方法，设计全局鲁棒刀一稳定控制器。与己有结果相比，本论文结果具有较小的保守性。 8.针对一类范数有界不确定线性时滞系统，用切apunov稳定性定理、谱半径理论以及矩阵范数方法给出了使系统圆域稳定的一个充分条件。该方法比较新颖，对时滞系统的刀一稳定性分析有较好的理论意义。 最后，论文提出在鲁棒刀一稳定性研究中存在的几个问题及展望。 关键词:动力系统;线性系统;时滞系统;不确定性;刀一稳定性;鲁棒控制;凡性能指标;矩阵分析;凸优化;线性矩阵不等式。
王世华[10]2011年在《碟型涵道式无人机总体设计及飞行控制系统理论与仿真研究》文中认为碟型涵道式无人机采用涵道风扇作为主要的升力系统,具有垂直起降与悬停特点,与传统的无人机相比,在气动布局、结构设计以及飞行控制等方面均存在较多的问题。这种构型的飞行器稳定性比较差,需依靠飞控系统来解决。本文主要对碟型涵道式无人机特殊的气动外形,对其设计过程中所涉及到的关键技术进行了系统深入的理论与仿真研究,重点进行了飞控系统的鲁棒控制理论的应用研究,探索了相应的混合鲁棒控制方法,并将此方法应用到碟型涵道式无人机飞行姿态控制系统中。具体的研究内容主要包括：1、在综合参考了国内外涵道式无人机总体构型以及设计参数的基础上,对碟型涵道式无人机进行总体设计。确定了碟型涵道式无人机采用单旋翼加叁组控制舵片,外加涵道环括的结构形式。其主要的飞行动力由涵道风扇提供,目前,涵道风扇的气动设计理论尚不完善,本文结合滑流理论、叶素理论和涡流理论建立了涵道风扇的计算模型、机体各部件的气动模型,以及悬停与前飞的气动模型并进行了飞行性能分析。本文建立的气动模型有助于解决涵道式无人机低雷诺数导致其气动特性复杂性的问题,弥补涵道风扇气动设计上的缺陷,为碟型涵道式无人机总体设计打下了基础。2、建立了整机飞行动力学模型和姿态运动模型,应用小扰动原理在悬停状态下对飞行动力学模型进行了线性化解耦,得到了易于分析的线性模型。由于碟型涵道式无人机构型特殊、质量轻、转动惯量小,导致它极易受到各种环境的干扰。同时其独特的气动外形使得气动参数呈非线性强耦合性等特点。上述特点给碟型涵道式无人机飞控系统的设计带来很大的难度,本文针对碟型涵道式无人机的上述特点建立了动力学模型,对飞行控制系统的设计起到关键性的作用,为设计鲁棒控制器奠定了基础,具有一定的理论价值和实用价值。3、针对碟型涵道式无人机独特的气动外形,要求它的控制器必须十分稳健以便能免承受侧风等众多不确性因素的干扰。用线性矩阵不等式LMI的方法研究了混合多目标H2/H∞鲁棒控制问题,设计了H2/H∞鲁棒控制器。最后通过仿真验证,H2/H∞鲁棒控制器能有效解决飞行控制多种性能指标的混合控制问题,具有很好的鲁棒稳定性和令人满意的动态性能,提高飞行器的抗干扰性和可操纵性。4、将混合的PID/H∞鲁棒控制的设计方法应用在碟型涵道式无人机飞控系统中。内回路采用具有二次稳定的H。鲁棒控制器,飞机模型则采用区间模型描述,外回路利用PID控制的设计方案,保证了被控对象参数摄动情况下系统稳定并且有一定的动态性能。该设计方法解决了系统矩阵和控制矩阵参数不确定性同时存在时的控制问题。通过仿真分析,发现在混合PID/H∞鲁棒控制器作用下,系统能够很好的跟踪姿态指令,说明该控制器具有很强的鲁棒性,并且可以看出此时系统对噪声干扰具有很好的抑制效果。5、在VisualC++开发平台下,利用Simulink和FlightGear开发了一个虚拟现实的飞行仿真系统,采用Simulink进行了模块化设计,在Matlab中进行串行通信。无人机的叁维实景仿真采用局域网通信和数学仿真模块通信,以获得无人机的数学仿真数据。自动驾驶仪根据一定算法,完成一定的动作后,发出舵机控制指令,作为反馈信号传回给Simulink模型,从而使飞行姿态改变。实践证明可视化仿真技术应用在飞控系统中,可对飞机飞行过程中的各种特性进行仿真,使系统的本质特性通过虚拟样机逼真地表现出来。从实时仿真结果来看,实时性满足要求,与纯数字仿真结果基本一致,进一步提高了系统的精确性和可靠性。综上所述,本文对碟型涵道式无人机总体设计与控制系统仿真进行了深入的研究,针对碟型涵道式无人机特殊的结构外形,在飞行过程中易受各种不确定性因素干扰的情况,使用多种控制方法对控制律进行了设计和改进。仿真结果表明,所设计的控制系统能提高飞行器的抗干扰性和可操纵性。并且具用很强的鲁棒性以及对噪声干扰具有很好的抑制效果。本文所获得的理论与仿真研究成果对碟型涵道式无人机的设计具有重要的参考价值。
参考文献：
[1]. 线性不确定系统的鲁棒控制器设计及应用[D]. 张会珍. 大庆石油学院. 2005
[2]. 不确定系统的鲁棒稳定性分析与控制[D]. 王星. 哈尔滨理工大学. 2003
[3]. 线性不确定系统鲁棒耗散控制研究[D]. 于显利. 大庆石油大学. 2006
[4]. 不确定系统的神经网络控制研究[D]. 高宏宇. 大庆石油学院. 2006
[5]. 不确定系统的分数阶鲁棒控制研究[D]. 周翕. 中国科学技术大学. 2017
[6]. 不确定时滞非线性系统的鲁棒稳定性研究[D]. 周朝霞. 南昌大学. 2007
[7]. 基于不确定奇异时滞模型的水轮机调节系统鲁棒优化控制研究[D]. 左艳. 华中科技大学. 2016
[8]. 不确定时滞系统鲁棒控制若干问题研究[D]. 陈振毅. 浙江大学. 2002
[9]. 不确定系统鲁棒区域稳定性若干问题研究[D]. 周武能. 浙江大学. 2005
[10]. 碟型涵道式无人机总体设计及飞行控制系统理论与仿真研究[D]. 王世华. 复旦大学. 2011
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