收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多面体不确定系统的鲁棒控制及其在网络控制系统中的应用

戴诗陆  
【摘要】:实际系统几乎不可避免地会遇到各种不确定性,鲁棒控制理论正是用来处理系统不确定性的一种有效方法。参数相关的Lyapunov稳定性分析和综合问题的研究是近年来鲁棒控制领域的前沿课题之一。另一方面,实际系统的控制部件(传感器、控制器、执行器)往往会发生故障,这些故障可能引起系统的性能严重下降,甚至导致系统失控,引发事故,造成严重的后果。在航空航天、核反应堆、复杂工业生产自动化等领域对系统的可靠性要求越来越高,而可靠控制是提高系统可靠性的一条有效的新途径。因此研究不确定系统的鲁棒可靠控制具有重要的实际价值和理论意义。此外,以无线或有线网络作为通信介质实现系统的控制部件的网络化控制结构已成为了新一代控制系统设计开发的主要发展趋势之一。网络化控制如今已广泛地进入工业过程控制、交通控制、卫星通信、机器人控制等领域。本论文在总结前人工作的基础上,基于参数相关的Lyapunov稳定性理论,进一步深入地研究了一类具有时变参数多面体不确定系统的鲁棒H∞性能分析、状态反馈控制器的综合以及滤波器的设计问题。并将基于参数相关的Lyapunov稳定性的鲁棒控制方法应用于可靠控制系统以及网络控制系统的设计中。本文的主要研究内容包括如下: 第二章针对一类具有时变参数多面体不确定系统进行鲁棒H∞性能分析、状态反馈控制器的综合以及滤波器的设计。将所研究的多面体不确定系统等价的描述成一个描述系统的形式,通过引入两个额外的松弛矩阵变量,基于参数相关Lyapunov函数的方法,给出了满足鲁棒H∞性能的充分条件。在该条件需要满足的矩阵不等式中,不存在正定的Lyapunov矩阵与系统矩阵之间的耦合。该特点非常适合对多面体不确定系统进行鲁棒镇定控制器综合与滤波器的设计,并分别给出了该控制器和滤波器的设计方法。该描述系统的方法被用来进一步研究具有时变参数仿射不确定系统的鲁棒H∞性能分析与控制设计问题。 基于参数相关的Lyapunov稳定性的鲁棒控制方法,第三章研究一类具有执行器故障的不确定系统的鲁棒可靠H∞控制器的设计问题。将所考虑执行器故障模型用多面体不确定性的形式来描述,基于参数相关Lyapunov函数方法的思想,提出了可靠H∞控制器的设计方法。在该设计方法中,在某个执行器发生故障时能保证系统稳定和满足一定的H∞性能指标的约束条件下,对所有执行器在正常工作时(标准控制系统)的H∞性能指标进行优化,使其标准控制系统的H∞性能指标达到最小值。通过对AV-8A鹞式战斗机(AV-8A Harrier VTOL Aircraft)的飞行控制线性化数值模型设计可靠控制器的实例仿真验证了本章所提出的设计方法的可行性。并比较标准控制系统和可靠控制系统的仿真结果,进一步说明了对系统进行可靠控制系统设计的必要性。 在第二章和第三章的基础上,第四章针对多面体不确定性系统,基于参数相关Lyapunov函数的方法,进一步研究具有执行器故障的可靠跟踪控制器的设计问题。提出了可靠跟踪控制问题的可解条件和控制器的设计方法。 第五章基于参数相关的Lyapunov稳定性的鲁棒控制方法,研究具有通信约束和时延的一族连续网络控制系统的镇定设计问题。由于实际的网络控制系统带宽往往是很有限的,假定该族网络控制系统中只能有有限个数的被控对象被允许同时通过网络与远程控制器进行通信。即在同一时刻网络只能关闭有限个反馈控制通道而其他通道必须是开环的。显然,如果不稳定的开环系统总是得不到其反馈信息则该系统将不能镇定。因此必须合理地设计调度策略使网络控制系统中的每个子系统都能稳定。由于网络控制系统的每个子系统反馈控制通道在开环状态和闭环状态之间进行切换,因此每个子系统的动态可以用一个切换系统来描述,其切换信号将依赖于该子系统是否获得访问通信网络的权限。基于该网络切换系统模型,应用切换系统稳定性理论来分析网络控制系统的每个子系统的稳定性。此外,将网络诱导时延不确定性建模成多面体不确定系统,并利用参数相关的Lyapunov稳定性的鲁棒控制方法来设计网络控制器。在此基础上,提出了控制和调度的设计方法使网络控制系统中的每个子系统都能稳定。 在第五章的基础上,第六章针对一族具有通信约束的离散网络控制系统,同时考虑通信约束、网络诱导时延、数据丢包的影响,进一步提出了控制和调度的设计方法使网络控制系统中的每个子系统都能稳定并且具有一定的L2增益性能指标。 第七章研究一类网络可靠控制系统的稳定性。考虑执行器和控制器故障,将该网络控制系统建模成具有时变时滞的多面体不确定离散切换系统。该切换系统同时包含了稳定和不稳定的子系统。基于参数相关的Lyapunov-like函数,并结合自由权矩阵的方法,应用平均驻留时间的技术设计切换律,给出了时滞切换系统的时滞相关的鲁棒稳定性充分条件。应用该稳定性条件分析了网络可靠控制系统的稳定性。 最后是全文的总结以及展望。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王曌,刘志远,裴润,班喜光;具有约束的不确定系统的滚动时域状态估计方法[J];中国电机工程学报;2003年09期
2 韩笑冬;王执铨;;相容指标约束下离散不确定系统的满意容错控制[J];空军工程大学学报(自然科学版);2007年04期
3 俞立;具有不确定性的时滞系统的鲁棒镇定[J];浙江工业大学学报;1993年02期
4 赵家奎;一种设计鲁棒稳定控制器的新方法[J];武汉工业大学学报;1996年03期
5 吴争光;周武能;;一类不确定系统的区域稳定性约束状态反馈控制[J];宜春学院学报;2005年06期
6 马新军;向少华;胥布工;黄德先;;带非线性扰动的不确定多时变时滞系统H_∞鲁棒稳定性[J];控制理论与应用;2006年04期
7 王平;张成磊;;线性矩阵不等式及其在随机控制中的应用[J];山东轻工业学院学报(自然科学版);2007年01期
8 周丽娜;刘晓华;;一类不确定广义时滞系统的鲁棒H_∞观测器[J];鲁东大学学报(自然科学版);2007年03期
9 董亚丽;冯玉娟;;一类非线性不确定系统的全局指数镇定[J];系统科学与数学;2008年06期
10 王杰;周永年;刘金锋;;火电厂主汽温控制系统的QFT设计与仿真[J];微计算机信息;2008年16期
11 欧阳高翔;倪茂林;孙承启;;基于依参数Lyapunov函数的不确定系统鲁棒稳定控制[J];控制与决策;2008年12期
12 丁德锐;费为银;刘宏建;;不确定系统受方差约束和鲁棒R稳定的H_∞动态输出反馈控制[J];东华大学学报(自然科学版);2009年03期
13 苏子漪;俞立;宋洪波;张文安;;连续时间系统多目标鲁棒滤波器设计[J];控制理论与应用;2010年06期
14 孟祥旺;蒋威;丁强生;;具离散和分布时滞的不确定奇异系统的鲁棒H_∞控制(英文)[J];应用数学;2011年02期
15 刘晓,耿文明;PIESF解耦控制系统设计[J];南京航空航天大学学报;1990年03期
16 贾英民;高为炳;程勉;;关于鲁棒严格正实镇定准则[J];控制与决策;1992年04期
17 谌颖,黄文虎,倪貌林;鲁棒稳定控制器设计的变形Riccati方程方法[J];哈尔滨工业大学学报;1993年03期
18 杨保民,孙翔;不确定离散时间系统鲁棒稳定控制[J];自动化学报;1995年05期
19 胡文远,宋申民,段广仁;一种鲁棒渐近跟踪控制器设计的新方法[J];哈尔滨工业大学学报;1996年05期
20 孙翔,霍沛军,郭治;不确定系统的多指标约束方差控制 : 一种代数方法[J];南京理工大学学报;1997年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高江;戴冠中;;不确定系统辨识的IBC理论模型[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年
2 葛友;李春文;;不确定系统的反混沌控制和混沌同步[A];2002中国控制与决策学术年会论文集[C];2002年
3 邵汉永;冯纯伯;;离散多变量系统的鲁棒严格正实性分析和综合[A];2004中国控制与决策学术年会论文集[C];2004年
4 郭磊;赵克友;;一类结构型不确定系统的鲁棒镇定准则[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
5 黎阳生;王银河;刘粉林;张嗣瀛;;基于线性控制器的正交相似不确定组合系统的二次鲁棒分散镇定[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
6 刘新宇;高立群;张文力;;不确定线性组合系统的分散鲁棒镇定[A];1998年中国控制会议论文集[C];1998年
7 宗广灯;杨洪勇;武玉强;;一类不确定系统的变结构高增益观测器设计[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
8 侯晓丽;胥布工;;范数有界不确定系统的变结构控制[A];第25届中国控制会议论文集(中册)[C];2006年
9 ;第七届中国不确定系统年会[A];第七届中国不确定系统年会论文集[C];2009年
10 杨保民;孙翔;;不确定离散时间系统鲁棒稳定调节器[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈文轶;几类不确定系统的滑模变结构控制[D];中国海洋大学;2010年
2 章伟;几类不确定系统的稳定性与镇定研究[D];上海交通大学;2010年
3 冯晋;复杂离散不确定系统的鲁棒滤波方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
4 戴诗陆;多面体不确定系统的鲁棒控制及其在网络控制系统中的应用[D];东北大学;2010年
5 贾新春;不确定系统的鲁棒分析及其控制综合研究[D];西南交通大学;2003年
6 张玫;线性乘性不确定系统的状态估计和信息融合[D];山东大学;2011年
7 李健;多类不确定分布参数系统自适应镇定[D];山东大学;2013年
8 原明亭;多项式参数依赖系统鲁棒控制有关问题研究[D];山东大学;2013年
9 马龙华;不确定系统的鲁棒优化方法及应用研究[D];浙江大学;2001年
10 王进华;混合H_2/H_∞鲁棒控制理论及应用研究[D];西北工业大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 夏建伟;不确定系统鲁棒H_∞控制[D];曲阜师范大学;2004年
2 吴含植;具分布时滞的不确定模糊系统鲁棒控制[D];南京理工大学;2008年
3 李永刚;连续不确定系统的右互素分解问题[D];大连理工大学;2009年
4 王晓利;基于凸优化理论的不确定系统鲁棒分析与设计[D];西北工业大学;2001年
5 邢振华;基于鲁棒H_∞滤波器的不确定系统识别[D];同济大学;2007年
6 李经纬;一类参数不确定系统的鲁棒控制[D];厦门大学;2007年
7 李静;基于LMI方法的一类不确定系统的鲁棒正实性分析及鲁棒正实控制[D];厦门大学;2008年
8 于博;带有区间时滞的不确定系统的稳定性分析及镇定[D];渤海大学;2012年
9 王龙;不确定理论在系统可靠性中的应用[D];上海师范大学;2013年
10 王丽;不确定系统的鲁棒及保成本控制研究[D];青岛科技大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978