中立型非線性不確定時(shí)滯系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的不確定性和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的時(shí)變性,采用不確定時(shí)滯系統(tǒng)模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞控制問題進(jìn)行了研究。給出了利用線性矩陣不等式方法判定主動(dòng)隊(duì)列管理(activequeuemanagement,aqm)系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件,以及基于求解非線性矩陣不等式的aqm控制器參數(shù)設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)了基于線性矩陣不等式的含時(shí)滯靜態(tài)輸出反饋控制器。仿真結(jié)果表明,利用該方法所得到的控制器是有效的,在變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,其動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快,穩(wěn)態(tài)波動(dòng)更小。

針對(duì)一類含有不確定參數(shù)的線性時(shí)滯系統(tǒng)的控制問題,利用lmi方法研究了反饋控制器的分析與設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)的控制器對(duì)于所允許的參數(shù)不確定性和時(shí)滯,能保證閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定且閉環(huán)系統(tǒng)具有理想的性能指標(biāo),通過數(shù)值例子說明了所設(shè)計(jì)控制器的有效性和可行性。

基于lyapunov穩(wěn)定性理論,采用線性矩陣不等式(lmi)處理方法,針對(duì)不確定線性時(shí)滯系統(tǒng),分析了系統(tǒng)同時(shí)具有魯棒穩(wěn)定性能和h∞性能的充分條件,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了不確定線性時(shí)滯系統(tǒng)的魯棒無記憶的h∞控制器和魯棒有記憶的h∞控制器,并給出了相應(yīng)的證明,最后通過仿真實(shí)例驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的有效性.

采用魯棒控制器的設(shè)計(jì)技術(shù)及魯棒二次可鎮(zhèn)定控制器的設(shè)計(jì)思想,對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行魯棒控制,以消除時(shí)滯因素和不確定性對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的不良影響.通過構(gòu)造一種新的lyapunov泛函,給出基于線性矩陣不等式形式的時(shí)滯依賴和時(shí)滯獨(dú)立的控制器設(shè)計(jì)方法.結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的狀態(tài)反饋控制器,能使閉環(huán)系統(tǒng)在不確定性的容許變化范圍內(nèi)達(dá)到性能要求,降低了系統(tǒng)的靈敏度.數(shù)值算例表明,所得結(jié)果更具有普遍性,可應(yīng)用于帶有不確定項(xiàng)的時(shí)變時(shí)滯非標(biāo)準(zhǔn)型系統(tǒng).

研究一類帶有區(qū)間不確定性和時(shí)變時(shí)滯的切換正系統(tǒng)的基于觀測器的控制器設(shè)計(jì)閱題。對(duì)于一類不確定切換時(shí)滯正系統(tǒng)，利用梅茨勒矩陣和非負(fù)矩陣?yán)碚?，設(shè)計(jì)了基于觀測器的控制器來保證增廣系統(tǒng)的正性限制。同時(shí)，通過構(gòu)造多李雅普諾夫函數(shù)，得到了平均駐留時(shí)間切換信號(hào)下增廣系統(tǒng)的指數(shù)穩(wěn)定性結(jié)果。

分析了現(xiàn)有takagisugeno型模糊控制器設(shè)計(jì)方法計(jì)算復(fù)雜且難以求解的原因。在此基礎(chǔ)上,提出了一種與系統(tǒng)實(shí)時(shí)輸入相關(guān)的動(dòng)態(tài)模型簡化算法。同時(shí),針對(duì)一類采用該動(dòng)態(tài)簡化takagisugeno模型描述的非線性時(shí)滯系統(tǒng),利用lyapunov穩(wěn)定性分析理論和線性矩陣不等式等工具推導(dǎo)了閉環(huán)系統(tǒng)的可鎮(zhèn)定條件,進(jìn)而設(shè)計(jì)了相應(yīng)的takagisugeno型模糊狀態(tài)反饋控制器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種模型簡化方法可以減少求解的約束條件,增加了找到解的可能性。

針對(duì)一類帶有不確定性的單輸入單輸出的時(shí)滯非線性系統(tǒng),提出了一種魯棒非線性控制算法.利用反步設(shè)計(jì)的迭代設(shè)計(jì)思想,在每一步構(gòu)造李亞普諾夫-克拉索夫斯基函數(shù),用放大不等式的方法獲得控制器,保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性.以連續(xù)攪拌化學(xué)反應(yīng)器為例的仿真結(jié)果也驗(yàn)證了控制器具有良好的控制特性.

研究一類具有不確定時(shí)滯性lur’e控制系統(tǒng)的狀態(tài)觀測器設(shè)計(jì)和基于狀態(tài)觀測器的魯棒控制器設(shè)計(jì)問題.在系統(tǒng)狀態(tài)不能直接被測量的情況下,通過構(gòu)造增廣系統(tǒng),利用lyapunov穩(wěn)定性理論,得到了關(guān)于lur’e控制系統(tǒng)存在狀態(tài)觀測器和基于狀態(tài)觀測器的魯棒控制器的充分條件,并利用matlab的lmi工具箱求解狀態(tài)觀測器和控制器參數(shù).最后,通過仿真實(shí)例驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方法的有效性和可行性.

主要研究了一類時(shí)滯切換系統(tǒng)有關(guān)非線性執(zhí)行器飽和的控制器設(shè)計(jì)問題。對(duì)于具有執(zhí)行器飽和的時(shí)滯切換系統(tǒng),設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器,構(gòu)造了共同的lyapunov函數(shù),并利用完備性定義給出了切換系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的充分條件,最后用schur引理將定理的充分條件等價(jià)地轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式的形式。

本文主要研究了一類同時(shí)具有時(shí)變參數(shù)不確定性和外部干擾輸入的離散線性系統(tǒng)有限時(shí)間狀態(tài)穩(wěn)定性問題,用線性矩陣不等式給出問題可解的充分條件.

在套代數(shù)框架下,應(yīng)用素分解的方法,設(shè)計(jì)能同時(shí)強(qiáng)鎮(zhèn)定兩個(gè)時(shí)變線性系統(tǒng)的穩(wěn)定控制器,并給出了所有控制器的參數(shù)化.應(yīng)用該控制器參數(shù)化,對(duì)某類同時(shí)魯棒強(qiáng)鎮(zhèn)定問題進(jìn)行研究,給出了兩個(gè)時(shí)變線性系統(tǒng)可被同時(shí)強(qiáng)魯棒鎮(zhèn)定的充分條件.針對(duì)所得的控制器設(shè)計(jì)結(jié)果給出了數(shù)值例子,數(shù)值結(jié)果表明了該設(shè)計(jì)是有效和可行的.

針對(duì)狀態(tài)和輸入同時(shí)存在不確定時(shí)延的一類線性離散系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),使用線性矩陣不等式方法研究基于觀測器的狀態(tài)反饋控制,利用lyapunov函數(shù)將不確定離散系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性問題進(jìn)行轉(zhuǎn)化,從而應(yīng)用線性矩陣不等式進(jìn)行求解,最終得出該系統(tǒng)漸近穩(wěn)定反饋控制器的一個(gè)設(shè)計(jì)方法。通過對(duì)離散控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證了該方法的有效性。

針對(duì)永磁同步電機(jī)(pmsm)繞組相電流與轉(zhuǎn)速存在強(qiáng)耦合的特性,基于pmsm精確的數(shù)學(xué)模型,采用反饋線性化的方法設(shè)計(jì)了一非線性控制器。該設(shè)計(jì)方法不但實(shí)現(xiàn)了電機(jī)系統(tǒng)的完全解耦,而且有效抑制了參數(shù)攝動(dòng)、負(fù)載擾動(dòng)等不確定因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響。仿真結(jié)果表明,采用反饋線性化方法設(shè)計(jì)的pmsm控制系統(tǒng)具有很好的速度跟蹤效果,可以獲得良好的穩(wěn)態(tài)精度與動(dòng)態(tài)性能。

討論了不確定線性奇異系統(tǒng)的有限時(shí)間容錯(cuò)控制問題.針對(duì)一類具有時(shí)變外部擾動(dòng)的不確定奇異系統(tǒng),運(yùn)用線性矩陣不等式方法(lmi),設(shè)計(jì)了魯棒容錯(cuò)狀態(tài)反饋控制律,使得當(dāng)奇異系統(tǒng)執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí),故障閉環(huán)系統(tǒng)仍然是無脈沖的,且保持有限時(shí)間狀態(tài)穩(wěn)定,同時(shí)也給出了有限時(shí)間容錯(cuò)控制器存在的充分條件和設(shè)計(jì)方法,數(shù)值算例驗(yàn)證了該容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)方法的有效性.

引入模糊控制的思想來描述故障的程度,研究了時(shí)滯不確定性系統(tǒng)在同時(shí)具有執(zhí)行器故障和傳感器故障情況下完整性控制器存在的充分條件,并以此來設(shè)計(jì)控制器,最后以具體例子驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的控制效果.

針對(duì)不穩(wěn)定時(shí)滯過程,研究了一種基于設(shè)定值加權(quán)的分?jǐn)?shù)階piλdμ控制器設(shè)計(jì)方法。首先采用比例環(huán)節(jié)構(gòu)成內(nèi)環(huán)反饋鎮(zhèn)定不穩(wěn)定時(shí)滯過程,然后基于等效的過程模型,依據(jù)設(shè)定值加權(quán)方法設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù)階piλdμ控制器,并進(jìn)行了控制器參數(shù)整定。仿真結(jié)果表明:用此方法設(shè)計(jì)得到的分?jǐn)?shù)階piλdμ控制器可以使系統(tǒng)獲得良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,干擾抑制特性以及克服系統(tǒng)參數(shù)變化的魯棒性。

針對(duì)線性中立型延時(shí)系統(tǒng),提出一種基于算子半群譜分解理論的控制器設(shè)計(jì)方法.在中立型項(xiàng)的范數(shù)小于1的情況下,利用譜理論并結(jié)合投影算子,將系統(tǒng)無窮維解空間分解為有限維不穩(wěn)定廣義特征子空間和無限維穩(wěn)定子空間的直和.通過對(duì)有限維子系統(tǒng)的研究,得到系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制律,并通過投影算子證明了狀態(tài)反饋控制閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性.最后數(shù)值例子驗(yàn)證了所提方法的有效性.

直接在時(shí)域上設(shè)計(jì)不穩(wěn)定時(shí)滯過程比例積分微分(pid)控制器。采取雙回路三環(huán)節(jié)的控制結(jié)構(gòu),滿足時(shí)域指標(biāo)-阻尼系數(shù)的要求,并對(duì)積分增益進(jìn)行優(yōu)化。首先設(shè)計(jì)出滿足時(shí)域指標(biāo)要求的理想pid控制器,然后將微分運(yùn)算等效移動(dòng)到內(nèi)部反饋支路,最后合并3個(gè)環(huán)節(jié)得到設(shè)定值加權(quán)pid控制器。仿真表明該方法是有效的,所整定的控制系統(tǒng)具有好的魯棒穩(wěn)定性。

針對(duì)具有未知參數(shù)的受擾非線性系統(tǒng),提出了一種帶有死區(qū)修正的自適應(yīng)魯棒l2設(shè)計(jì)方法。根據(jù)參數(shù)的先驗(yàn)信息,通過將光滑投影算法、死區(qū)修正技術(shù)與參數(shù)自適應(yīng)律結(jié)合起來,既抑制了參數(shù)的漂移、減小了計(jì)算負(fù)擔(dān),又使估計(jì)參數(shù)達(dá)到了最小。當(dāng)外界干擾為零時(shí),算法能夠保證跟蹤誤差漸近收斂于任意設(shè)定的死區(qū)。當(dāng)外界干擾不等于零時(shí),系統(tǒng)滿足l2干擾抑制性能指標(biāo)。仿真結(jié)果進(jìn)一步說明了算法的有效性。

本文依據(jù)jjg548-2004《測汞儀檢定規(guī)程》,對(duì)測汞儀線性誤差的不確定度評(píng)定進(jìn)行分析。

針對(duì)一類非線性奇異時(shí)滯網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),給出了時(shí)滯脈沖控制器的設(shè)計(jì)方法.首先建立了不確定非線性奇異時(shí)滯網(wǎng)絡(luò)脈沖控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,然后應(yīng)用李亞普諾夫定理,給出了在網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯脈沖控制器作用下,閉環(huán)非線性時(shí)滯奇異網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在容許的不確定參數(shù)條件下達(dá)到指數(shù)穩(wěn)定的充分條件.該條件是一組線性矩陣不等式和代數(shù)不等式的組合,通過求解該不等式組可以得到時(shí)滯脈沖控制器的增益.并以推論的形式給出了相應(yīng)的確定性非線性時(shí)滯奇異網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的充分條件.最后,給出的數(shù)值仿真算例說明設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)滯脈沖控制器能夠鎮(zhèn)定非線性時(shí)滯奇異網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).

研究一類具有狀態(tài)時(shí)滯和輸入時(shí)滯的時(shí)變時(shí)滯線性系統(tǒng).首先,通過選取合適的lyapunov-krasovskii泛函,應(yīng)用lmi方法和lyapunov-krasovskill穩(wěn)定性定理對(duì)時(shí)滯相關(guān)的系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器.改進(jìn)了時(shí)變時(shí)滯線性系統(tǒng)方面的一些結(jié)果.最后用實(shí)例驗(yàn)證所得到結(jié)果.