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切换系统的输入—状态稳定性与模型预测控制

李纹  
【摘要】:切换系统广泛应用于航空航天、汽车工业和生物工程等领域,从而对切换系统的研究具有理论意义和应用价值.本文对切换系统的输入-状态稳定性和模型预测控制问题进行了深入研究.主要工作有以下几个方面: 1.研究了两类切换系统的输入-状态稳定性问题.首先,利用时滞反馈控制,探讨了非线性不确定切换系统输入-状态实用稳定性问题,基于系统无时滞情形,给出了具有时滞反馈和执行器误差的非线性不确定切换系统输入-状态实用稳定的充分条件.其次,利用耗散不等式研究了切换多项式非线性系统的输入-状态稳定性问题.在任意切换信号下,给出了使得切换多项式非线性系统输入-状态稳定的充分条件,并且采用平方和分解方法来寻找切换多项式非线性系统的输入-状态稳定的公共Lyapunov函数. 2.探讨了连续切换系统和离散切换系统的容错控制问题.给出一个鲁棒估计器同时对系统状态和执行器故障进行估计,利用系统状态和故障估计信息,设计了基于观测器的容错控制器使得具有平均驻留时间的闭环切换系统是输入-状态稳定的.利用线性矩阵不等式,给出了容错控制器存在的充分条件.接下来设计依赖于状态的切换信号,使得系统在此切换信号下也是输入-状态稳定的. 3.研究了具有状态时滞和丢失测量的离散切换系统的输入-状态稳定性问题,当输出反馈控制器的模态和系统模态匹配时,基于平均驻留时间方法,给出了切换系统输入-状态稳定的充分条件.当控制器模态和系统模态不匹配时,结合平均驻留时间方法,给出了切换系统输入-状态稳定的充分条件.进一步考虑了系统具有时变时滞的情形. 4.探讨了切换系统的模型预测控制与可逆性问题.针对一类具有预先指定切换序列的切换非线性系统,在系统具有通信信道干扰和时滞测量的情况下,提出了基于Lyapunov预测控制器的分布式模型预测控制策略,并给出闭环系统最终有界的充分条件.接下来利用几何方法给出了切换线性系统可逆的充要条件.


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