帶有持續(xù)擾動的時滯非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制研究.pdf

1、現(xiàn)實世界中，幾乎所有的控制系統(tǒng)都不可避免的受到外界干擾的影響。除了完全未知動態(tài)特性的外部擾動外，還有一類已知動態(tài)特性的外部擾動，具有這類擾動的系統(tǒng)在航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、機械制造和海洋工程等實際系統(tǒng)中有著廣泛的應用背景。外界擾動作用產(chǎn)生的振動導致控制系統(tǒng)的性能受到一定的影響，如何設計控制器消除或減少外部擾動對系統(tǒng)性能的影響具有重要意義。因此研究在外界持續(xù)擾動力作用下系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題更具有現(xiàn)實意義。非線性和時滯在實際系統(tǒng)中也是廣泛存在的，

2、如海洋平臺減振控制系統(tǒng)中機械振動信號的測量與控制信號的傳輸延遲等。 實際工程中的許多控制系統(tǒng)都可以歸結為非線性時滯大系統(tǒng)。如大型海洋結構物的振動控制系統(tǒng)、輪船或拖曳體的姿態(tài)控制系統(tǒng)等。涉及到非線性或時滯系統(tǒng)的問題是比較難解決的，但非線性或時滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和控制算法的綜合是重要的研究課題。對于帶有時滯的大系統(tǒng)，其基于二次性能指標的最優(yōu)控制問題往往歸結為求解一組既含有時間超前項又含有時間滯后項的相互關聯(lián)的高階兩點邊值問題，求解這

3、樣的一個兩點邊值問題是很困難的，而求得其精確解幾乎是不可能的。本文針對含有時滯的非線性系統(tǒng)研究了最優(yōu)控制的靈敏度參數(shù)方法，并將靈敏度法用于非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)控制的研究中。 本文中將研究帶有時滯的非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題，并提出一種基于靈敏度參數(shù)法的最優(yōu)控制近似方法。文中首先概述了時滯系統(tǒng)的最優(yōu)控制理論、非線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制理論和大系統(tǒng)理論的發(fā)展以及當前該領域的主要研究成果，并對目前應用于非線性系統(tǒng)、時滯系統(tǒng)以及時滯大系統(tǒng)的各種

4、最優(yōu)、次優(yōu)控制方法進行了簡短的概述。然后詳細研究了靈敏度參數(shù)方法。 首先，本文第二章將時滯非線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題導出的兩點邊值問題中引入一個靈敏度參數(shù)ε，并對原問題進行適當?shù)霓D換，通過靈敏度法，對這一序列新問題逐次求解，將其中的時間滯后項、時間超前項和非線性項逐漸轉化為已知量，進而將原來既含有時間超前項、時間滯后項又含有非線性項的兩點邊值問題轉化為一個既不含有未知時間滯后項和時間超前項又不含有非線性項的兩點邊值問題序列。

5、 通過第二章介紹的靈敏度法對非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤進行了研究。通過內(nèi)模原理，將帶有持續(xù)擾動的非線性大系統(tǒng)的子系統(tǒng)轉化為形式上不含有擾動的增廣子系統(tǒng)。通過靈敏度法將其中的非線性項逐漸轉化為已知量，實現(xiàn)了對非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制，并以此導出求解這一序列問題的具體算法，并由他們的解導出原系統(tǒng)的最優(yōu)控制律。通過實例仿真證明了算法的有效性。 在第三章非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制研究基礎上，研究了帶有時滯的非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制問題