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《浙江大学》 2002年
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不确定系统鲁棒性能分析与综合研究

刘飞  
【摘要】: 控制的目的是修正系统的动力学特性以实现预定的性能目标,控制理论来源于实际问题并备之所需。就控制器的综合或设计而言,给定对象的精确数学模型,经典线性控制理论立足于使系统满足一定的性能指标,而现代控制理论则追求性能指标最优。然而实际系统不可避免地要遇到各种不确定性,既包括系统本身的不确定性,诸如未建模动态、结构性的参数不确定性、工作环境的变化、降阶及线性化近似等;又包括外部干扰的不确定性,如一般统计特性未知但能量有界等情形。为此本文在系统分析和综合过程中将考虑不确定性的度量,以使系统在此范围内保持一定的鲁棒性能,进而优化该性能的上界或下界而非优化性能指标本身。 本文研究以不确定线性系统为主,同时考虑时滞、非线性、随机跳变等动态,鲁棒控制器综合涉及诸多性能指标,包括稳定性、H_∞、线性二次型、广义H_2、区域极点配置等等。在时域状态空间下,基于Lyapunov稳定性、时变有界不确定系统的二次镇定、线性矩阵不等式及凸优化等重要理论和方法,对非线性系统则引入模糊和神经网络模型,从而形成了统一的处理框架,为解决各种实际控制问题提供了系统化的可选方案。 具体地,本文的贡献主要在以下几个方面: 1.对一类线性连续系统,考虑范数有界不确定性,以状态非逃逸集逼近系统可达集,提出了一种L_1指标下(峰峰增益)鲁棒控制器综合方法。 2.将线性系统广义H_2控制问题推广到时滞系统,研究结果表明无记忆状态反馈和动态输出反馈控制器设计问题可转化为LMI(或BMI)的可解性问题。 3.提出线性离散时滞系统的鲁棒耗散控制问题,给出结果可覆盖线性时滞系统到目前还研究较少的课题,如正实控制、扇形约束控制等问题;特别地,不确定性的耗散性描述可更充分地利用系统的不确定信息,进一步降低鲁棒控制分析与综合的保守性。 11 摘 要 4.针对一类含马尔可夫跳变动态的线性系统,首先提出随机正实控制 问题,并推广到含参数不确定性的情形,在状态空间下给出了依赖 于模态的状态反馈和输出反馈鲁棒正实控制器存在的充分条件和基 于LMI的综合方法。 5.将D稳定性问题推广到一类含参数不确定性的非线性系统,应用T-S 模糊模型,基于二次D稳定概念,对于给定复平面上的一定区域, 提出模糊系统全局鲁棒D稳定的充分条件和基于并行分布补偿技术 的控制器综合方法。 6.以线性系统鲁棒稳定性分析为基础,讨论利用多层神经网络模型进 行不确定非线性系统的控制综合,引入线性二次型几切性能指标, 实现最优保LQ控制。 7.针对状态和输入具有不同滞后的不确定线性系统,为使闭环系统在 稳定的同时避免控制器输出达到约束界,在局部镇定条件下,提出 将无记忆状态反馈控制器约束条件并入综合过程一并考虑,并详细 讨论了约束水平、不确定度量界、初始条件范围对系统可镇定结果 的影响。 8.将面向不确定线性系统的饱和执行器问题推广到多时滞的情形,研 究一类常规的非线性饱和执行器,将其非线性作为不确定性来处理, 基于二次镇定理论,提出多时滞相关的鲁棒可镇定条件和综合方法。 9.进一步深入研究Ho控制问题,考虑对象和控制器同时含时变不确定 性,一方面针对线性系统给出了非脆弱凡控制器存在的充分必要条 件和基于LMI的综合方法;另一方面将现有的线性系统非脆弱Ho控 制的ARI方法推广到了线性时滞系统。 最后本文在总结现有研究成果的基础上,提出了一些值得思考和探索的 问题。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP13

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 胡慧;不确定非线性系统神经网络自适应跟踪控制[D];湖南大学;2010年
2 周武能;不确定系统鲁棒区域稳定性若干问题研究[D];浙江大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 蒋北艳;Markov跳跃系统的鲁棒控制[D];东北石油大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯婷;离散时间Markov跳变系统的稳定性与鲁棒H_2/H_∞控制[D];山东科技大学;2010年
2 朱松;随机回归神经网络的动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
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4 沈波;基于不完全测量信息的非线性随机系统的滤波与控制[D];东华大学;2011年
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7 胡庆;高层电梯垂直运动的鲁棒控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
8 吴永红;复杂动态系统的一致性与耗散性研究[D];华中科技大学;2011年
9 张启侠;正向和倒向随机系统的H_2/H_∞控制[D];山东大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李娜;基于神经网络的非线性系统H_∞控制[D];广西师范学院;2010年
2 宋清华;Delta算子描述的不确定时滞系统鲁棒容错控制[D];郑州大学;2010年
3 蔡志达;模糊理论在原油管道加热炉故障检测与诊断中的应用[D];辽宁工程技术大学;2009年
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5 朱定一;结合DSP及粗糙集技术的在线互动式UPS智能监控的应用研究[D];苏州大学;2010年
6 李丽孔;加热炉炉温专家模糊策略的研究[D];河北工程大学;2010年
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8 李琳;不确定线性时变时滞系统的鲁棒无源控制[D];哈尔滨理工大学;2010年
9 刘志超;基于LQR和H∞的三自由度直升机多模型控制器设计[D];华东理工大学;2011年
10 张剑;基于FA-KICA算法的平整花故障监测的研究与实现[D];华东理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱明星,张德龙;RBF网络基函数中心选取算法的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年01期
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10 毕卫萍;张景丽;陈永刚;毋媛媛;;一类中立型时滞系统鲁棒H_2/H_∞混合控制[J];河南师范大学学报(自然科学版);2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 蒋培刚;线性不确定时滞系统的鲁棒控制研究[D];浙江大学;2001年
2 鲁(?);不确定Lur'e时滞系统的鲁棒控制研究[D];浙江大学;2004年
3 陈芳信;线性不确定离散时滞系统的鲁棒控制研究[D];华中科技大学;2005年
4 朱进;Markov跳跃系统的鲁棒Kalman滤波与非线性控制[D];中国科学技术大学;2006年
5 肖晓波;Markov跳跃系统的估计与跟踪控制研究[D];中国科学技术大学;2006年
6 付艳明;跳变时滞不确定系统的鲁棒控制与滤波[D];哈尔滨工业大学;2006年
7 张榆平;切换中立型系统稳定性分析与设计的若干问题研究[D];电子科技大学;2007年
8 徐建明;2D离散状态滞后系统分析和控制器设计[D];浙江工业大学;2008年
9 孙宗耀;高阶不确定非线性系统的控制设计和性能分析[D];山东大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 徐宁;离散时间切换系统的H_2模型降阶问题[D];天津大学;2008年
2 费中阳;时滞Markov跳跃系统的H_∞控制与指数估计[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 路坤锋;不确定时滞跳变系统的鲁棒无源控制研究[D];河北科技大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 章林芳;周武能;;一类不确定奇异系统的H_∞控制[J];宜春学院学报;2005年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 史萍;基于不确定性采样系统区域稳定的鲁棒控制研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 章林芳;几类奇异系统区域稳定性约束鲁棒控制[D];浙江师范大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 杜继宏;陆燕;冯元琨;李春文;;用逆系统方法求解耦控制的新方法[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
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6 张俊玉;;多输入多输出线性系统的盲辨识[A];第二十届中国控制会议论文集(上)[C];2001年
7 刘慧明;高齐圣;隋树林;;基于特征向量的鲁棒极点配置算法[A];1996中国控制与决策学术年会论文集[C];1996年
8 叶春生;易天元;戴克中;;具有相关噪声线性系统的分解算法[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
9 夏元清;韩京清;;线性时滞系统H_∞降维无偏滤波器的设计[A];第二十一届中国控制会议论文集[C];2002年
10 冯平;王尔智;马智刚;王维俊;施元春;;线性时变系统区间稳定性研究[A];电工理论与新技术2004年学术研讨会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 网通;守护通信“神经网”[N];中国消费者报;2003年
2 ;守护通信“神经网”[N];人民邮电;2003年
3 记者罗锡亮 通讯员谢红玲;兖矿为职工打造安全“神经网”[N];中国煤炭报;2009年
4 ;非线式作战术[N];战士报;2001年
5 记者 唐柳明;守护首都“神经网”[N];人民邮电;2003年
6 本报记者李健;告别诺基亚时代 首信自立山头寻跳变[N];中国经营报;2002年
7 商报记者 刘亚力 商报实习记者 程铭劼;非诚勿扰Ⅱ成就北京非线路游[N];北京商报;2010年
8 本报记者 张同俊;非线性科学,混沌渐开的感觉[N];青岛日报;2005年
9 王永炎;中医药研究呈现三个重要趋势[N];中国医药报;2005年
10 王永炎;中医研究的三个重要趋势[N];中国中医药报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 林伟;复杂系统中的若干理论问题及其应用[D];复旦大学;2003年
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6 邱丽;基于Markov跳变理论的网络控制系统研究[D];华南理工大学;2011年
7 邵海燕;大气中非线性亚临界不稳定的研究[D];南京气象学院;2004年
8 吴旭敏;材料不平衡凝聚非线性行为研究及数值模拟[D];武汉理工大学;2003年
9 刘蕾;基于动态补偿的线性系统最优控制[D];天津大学;2011年
10 王选章;磁性多层膜的线性和非线性静磁波与磁极化子[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2003年
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1 郭上江;几类神经网络模型的动力学研究[D];湖南大学;2001年
2 王会海;基于神经网络的传感器非线性补偿技术及其应用[D];中南大学;2004年
3 孔霞;非线性与模糊控制方法在飞控系统中的应用[D];西北工业大学;2002年
4 王毅;细胞非线性网络模型定态解映射的拓扑熵[D];浙江师范大学;2003年
5 张红;民营高科技企业和政府非线性互动关系研究[D];湖南大学;2003年
6 杨建民;植物消浪护岸动力机制理论分析与模型实验研究[D];天津大学;2004年
7 郭晓昕;药品上市后再评价研究[D];天津大学;2004年
8 张忠元;混合非线性共轭梯度算法研究[D];大连理工大学;2005年
9 郑赟;非线性偏微分方程求解的变换方法[D];大连理工大学;2000年
10 李剑;两类非线性自适应控制方法的研究及应用[D];华北电力大学(河北);2003年
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