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《浙江大学》 2003年
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不确定时滞系统鲁棒H_∞控制及其在网络拥塞控制中的应用

苏宁军  
【摘要】: 在实际工业过程控制中要想完全准确地建立被控对象的数学模型是非常困 难甚至是不可能的,通过模型降阶近似,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、外部工作环境的变化和各种不可测干扰之后所得到的对 象模型跟实际对象的特性存在一定的差距,这种差距往往可以看成是系统模型的 一种不确定性。通常,我们对于这些不确定性并不是一无所知的,而是能给出这 些不确定性大小的某种度量,在设计控制器时考虑这个不确定性的度量,即鲁棒 控制方法是处理系统模型不确定性的有效方法。另一方面,在实际的工业过程中, 大惯性环节、传输过程、复杂的在线分析仪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控制系统的稳定性以及系统的性能指标,因此时滞系 统的研究同样具有重要的理论和实际工程意义,而且历来是控制理论研究的热点 之一。 本论文的研究主题是具有范数有界不确定参数的时滞系统的鲁棒镇定及H∞ 控制问题。频域方法方面研究了H∞性能指标的意义、权函数的选取、回路成形 及H∞控制标准问题;最后把H∞控制频域设计方法应用于解决高速通信网络基 于流速的拥塞控制问题。时域方法方面基于Lyapunov-Krasovskii泛函方法、 Riccati方程方法、线性矩阵不等式(LMI)技术,以及代数等式、不等式变换技 巧等主要处理手段,通过状态反馈分别研究了不确定时滞系统的鲁棒镇定及鲁棒 H∞控制问题,得到了时滞无关和时滞依赖两种不同结果。主要研究内容包括 (1) 总结了各种常见H∞性能指标的物理意义及相互关系,探索了权函数的 选取策略,介绍了回路成形方法及H∞控制标准问题;最后把H∞控制频域设计 方法应用于解决高速通信网络基于流速的拥塞控制问题,设计基于H∞控制理论 的流控制器用于解决多源单瓶颈网络中时变不确定多时滞问题。 (2) 研究了一类状态和控制同时具有时变时滞以及参数时变有界不确定性 系统的时滞无关的鲁棒镇定及H∞控制问题,采用把时滞因素和不确定因素分开 处理的思路,通过构造适当形式的Lyapunov函数来处理时滞,采用不等式变换 及Riccati方程方法来处理不确定性,采用频域与时域相结合的方法根据系统的 传递函数分析时滞不确定系统的鲁棒H∞控制问题。 (3) 提出了一种解决时滞依赖的鲁棒镇定及H∞控制问题的新方法,并应用 于解决一类状态和控制同时具有固定时滞以及参数时变有界不确定性系统的鲁 棒镇定及H∞控制问题,得到线性矩阵不等式(LMI)组的解的形式表示的更为 浙江大学硕士学位论文。n 简单、保守性更小且可用于处理大时滞问题的时滞依赖的结论。 N)针对一类多状态滞后的不确定时滞系统,提出了一种新的时滞依赖型 鲁棒镇定及 HOO控制设计方法,并且提供了一种把 XICCati方程方法和 LMI方法 相结合来解决此类问题的途径。 最后是全文的总结以及展望,指出了本论文的创新点及有待继续研究的问 题。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP273.4

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