離散切換系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及控制器設計.pdf

1、近年來，由離散事件動態(tài)系統(tǒng)(DEDS)和連續(xù)變量動態(tài)系統(tǒng)(CVDS)相互作用，相互影響而形成的混雜系統(tǒng)受到了控制界的高度關注。而作為混雜系統(tǒng)重要的抽象形式和研究分支，切換系統(tǒng)以其簡單的數(shù)學表達形式和貼切于實際應用的建模形式，逐漸成為混雜系統(tǒng)研究的一個國際前沿方向。典型的切換系統(tǒng)是由有限個子系統(tǒng)和決定這些子系統(tǒng)在時間和順序上如何切換的切換信號所組成的。即使每個子系統(tǒng)都是非常簡單的，但是通過切換規(guī)則組成的整個系統(tǒng)可能會具有十分復雜的動態(tài)特性

2、。目前，切換系統(tǒng)理論和切換控制方法已逐步在電力系統(tǒng)、航空航天、網(wǎng)絡通信、化學工程等眾多領域得到了廣泛應用。本論文將以理論分析研究為主，輔以計算機仿真研究，在前人工作的基礎上，以Lyapunov穩(wěn)定性理論為基礎，從穩(wěn)定性分析、控制器設計、切換系統(tǒng)理論應用等角度，系統(tǒng)地研究離散線性切換系統(tǒng)在任意切換信號作用下的分析和綜合問題。所完成工作主要有以下幾個方面：
　　第1-2章首先簡要介紹和回顧了切換系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，分析了切換系統(tǒng)與其他帶有

3、切換特性系統(tǒng)的區(qū)別和聯(lián)系，并給出所用到的基本數(shù)學理論。該部分澄清研究問題，為后續(xù)章節(jié)的展開奠定基礎。
　　第3章分析離散不確定線性切換系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。首先歸納和分析了研究切換系統(tǒng)穩(wěn)定性常用的Lyapunov函數(shù)方法，總結各自的特點及適用性。進而針對含有時滯的離散線性切換系統(tǒng)，其中子系統(tǒng)狀態(tài)變量不可直接測量的情況，構造等維狀態(tài)觀測器，給出包含觀測器的狀態(tài)反饋控制器設計方法，仿真結果驗證了該方法的有效性。
　　第4章研究不確定離

4、散線性切換系統(tǒng)的H∞和L2-L∞控制器設計問題。本文將帶有狀態(tài)重置的控制器思想引入切換系統(tǒng)控制器設計中，同時考慮了更具實際意義的輸出反饋控制。具體內容為：首先基于切換Lyapunov函數(shù)方法，分別給出了范數(shù)有界參數(shù)不確定性離散線性切換系統(tǒng)在任意切換信號下的H∞及L2-L∞性能指標。進而分別給出系統(tǒng)魯棒H∞和魯棒L2-L∞輸出反饋控制器的存在條件。最后兩個數(shù)值算例表明所得結論的有效性。
　　第5章基于前人的研究方法，考慮了一類含有時

5、滯的范數(shù)有界參數(shù)不確定性離散線性切換系統(tǒng)魯棒保性能狀態(tài)反饋控制器設計問題。首先給出魯棒保性能控制器存在的一個充分條件，進而將最優(yōu)保性能控制器的設計問題轉化為基于線性矩陣不等式約束的凸優(yōu)化問題，最后用一個數(shù)值算例說明該方法的有效性。
　　第6章研究了基于切換系統(tǒng)理論的傾斜轉彎導彈(BTT)俯仰/偏航通道自動駕駛儀設計問題。利用第5章所闡述的切換魯棒保性能狀態(tài)反饋控制器設計方法，給出了狀態(tài)反饋控制器存在的一個充分條件及相應的最優(yōu)保性能