基于等價輸入干擾補償?shù)膸最惖湫拖到y(tǒng)擾動抑制設計.pdf

1、在電力系統(tǒng)、機械系統(tǒng)等工業(yè)過程控制中，外界擾動普遍存在。這些擾動不僅使系統(tǒng)的工作點發(fā)生漂移，還會使系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能變差。為了抑制擾動對系統(tǒng)的影響，獲得良好的魯棒穩(wěn)定性和控制性能，許多學者進行了大量的理論和應用研究。然而，現(xiàn)有擾動抑制方法仍存在一定的局限性，例如，控制性能與魯棒穩(wěn)定性的折中選擇會限制擾動抑制效果;被控對象逆模型的使用易導致不穩(wěn)定零極點的對消;系統(tǒng)內(nèi)部耦合參數(shù)設計復雜，使控制方法難以實現(xiàn)等。因此，設計更為簡便、有效、實用

2、的擾動抑制方法，具有重要的理論和實際意義。
　　本文針對幾類典型系統(tǒng)，基于等價輸入干擾(EID)補償?shù)乃枷?，綜合運用極點配置、多參數(shù)優(yōu)化和Lyapunov二次穩(wěn)定等方法，對控制系統(tǒng)的擾動抑制設計進行深入的分析和研究，主要研究成果和創(chuàng)新點如下:
　　(1)適合非最小相位系統(tǒng)的極點配置擾動抑制方法
　　通過分析非最小相位系統(tǒng)的特性，提出一種基于極點配置的擾動抑制方法。建立包含擾動估計器、一般狀態(tài)觀測器(GSO)、狀態(tài)反饋和

3、內(nèi)模的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。采用GSO估計EID，對觀測器與狀態(tài)反饋增益進行分離設計，應用小增益定理得到系統(tǒng)穩(wěn)定性條件，進而給出基于極點配置的控制器設計算法。實例仿真表明，該方法對最小相位和非最小相位系統(tǒng)都能獲得良好的擾動抑制性能。
　　(2)具有時變結(jié)構(gòu)不確定性系統(tǒng)的魯棒擾動抑制
　　在基于EID的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，為了解決不確定性造成控制器參數(shù)耦合的問題，針對一類帶時變結(jié)構(gòu)不確定性的系統(tǒng)，提出基于EID的魯棒擾動抑制方法。通過矩陣

4、變換，建立閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。應用Lyapunov二次穩(wěn)定方法，以線性矩陣不等式的形式給出系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定條件，并進一步得到多參數(shù)耦合的控制器設計算法。通過與滑?？刂频确椒ǖ膶Ρ确抡嬉约半姍C轉(zhuǎn)速實驗，證實該方法在處理不確定性的同時，有效地抑制匹配及不匹配擾動。
　　(3)基于參數(shù)優(yōu)化的狀態(tài)時滯系統(tǒng)擾動抑制方法
　　針對一類含有狀態(tài)時滯的對象，提出基于參數(shù)優(yōu)化的擾動抑制方法。采用時滯觀測器重構(gòu)時滯對象的狀態(tài)并估計擾動。推導出

5、狀態(tài)時滯系統(tǒng)穩(wěn)定化問題的標準模型，進而利用已知的穩(wěn)定性準則給出系統(tǒng)穩(wěn)定性條件及多參數(shù)優(yōu)化控制器設計算法。通過與已有方法的仿真對比，顯示出所提方法能夠處理時滯并有效地抑制任意形式的外界擾動。
　　(4)不確定重復控制系統(tǒng)的非周期魯棒擾動抑制
　　重復控制系統(tǒng)常會受到周期及非周期擾動同時作用的影響。針對帶時變不確定性的嚴真對象，提出重復控制系統(tǒng)非周期魯棒擾動抑制方法。將基于EID的擾動估計器引入重復控制系統(tǒng)，建立改進型重復控制系

6、統(tǒng)結(jié)構(gòu)及狀態(tài)空間模型，應用Lyapunov二次穩(wěn)定方法推導出系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定條件及多參數(shù)耦合控制器設計方法。該方法通過重復控制器跟蹤周期參考輸入，利用擾動估計器抑制未知的周期及非周期擾動。通過與現(xiàn)有方法的對比仿真驗證方法優(yōu)良的特性。
　　(5)基于擾動補償?shù)亩嘧兞肯到y(tǒng)解耦控制方法
　　針對帶未知擾動的多變量系統(tǒng)，提出一種基于擾動補償?shù)慕怦羁刂品椒?。將系統(tǒng)每個回路中不必要的耦合部分以及外部擾動均看作加在該回路的“擾動”，再利用基于