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不确定非线性系统控制研究

何国军  
【摘要】:本文研究了不确定非线性系统的鲁棒控制及其在交流调速系统中的应用,研究的内容包括:(1)针对仿射非线性系统状态反馈依赖于参数存在的不足,给出了一种在反馈线性化基础上的自适应控制方法,通过在线的参数自适应估计,并把估计的参数应用于非线性状态反馈,以达到鲁棒线性化控制的目的。(2)对仿射非线性系统,考虑其参数的不确定性,设计了一种新型的非线性状态观测器,通过调节观测器和控制器的参数,可使系统在基于观测状态的控制下,调节状态到原点的一个足够小表示领域内。(3)对一类非线性系统提出了把自适应控制与L_2-增益≤γ的控制相结合的控制思想,所导出的控制策略一方面克服单纯的自适应控制的复杂性,另一方面加大了H~∞控制所能解决问题的能力。(4)基于反馈线性化、最优控制及Lyapunov方法,对不确定非线性系统进行了实际跟踪鲁棒控制策略研究,得到了一个光滑、简单、性能优良的控制器,此控制器在每步控制中不再需要范数计算,能兼顾快速性和超调量,并且不会遇到象通常的鲁棒控制器中因含有Lyapunov函数而难以写出具体控制表达式的情况。(5)研究了带范数有界不确定和外扰的仿射非线性系统的鲁棒H~∞控制问题。研究表明,对所考虑的一类不确定非线性系统,如果一个扩展的确定非线性系统存在状态反馈或输出反馈控制使系统具有L_2-增益≤γ,那么不确定非线性系统的鲁棒H~∞控制问题对状态反馈或输出反馈控制可解,并显式地给出了控制器之间的关系。(6)作为非线性鲁棒H~∞控制的特例,对带有界时变参数不确定的线性系统进行了鲁棒H~∞控制器设计。系统的不确定可以出现在系统矩阵和控制通道内。设计的控制器一方面使闭环系统的极点配置在指定的圆域;另一方面使闭环系统对外部干扰具有L_2-增益≤γ特性。(7)以可调坐标下感应电机及开关磁阻电机为控制对象,就非线性鲁棒控制策略在交流传动中的应用进行了研究。得到的控制器对所考虑的不确定性具有很强的鲁棒性。仿真表明控制策略使系统具有优良的品质。


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