PorT-Hamiltonian系統(tǒng)的能量整形鎮(zhèn)定設計.pdf

1、機械系統(tǒng)、機電系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)等非線性系統(tǒng)是構(gòu)成工業(yè)應用的基本系統(tǒng)，一般可表示為Port-Hamiltonian(PH)系統(tǒng)形式。如何利用PH系統(tǒng)的特點，研究系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制器設計方法，為實際應用提供有效手段，具有重要的理論意義和應用前景。論文針對PH系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制器設計問題開展研究，取得主要研究成果如下。
　　(1)提出了基于期望動能函數(shù)的動能整形方法。
　　針對時不變PH系統(tǒng)，利用Hamiltonian函數(shù)的特點，提出了一種

2、動能整形方法，利用系統(tǒng)動能函數(shù)構(gòu)造一個正定的期望動能函數(shù)，與時不變PH系統(tǒng)建立相應的匹配方程，通過求解匹配方程獲得系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制律，實現(xiàn)了局部能量對整體能量的匹配，有效避免了傳統(tǒng)方法求解期望Hamiltonian函數(shù)的復雜過程和求解偏微分方程的困難。
　　同時，針對時變PH系統(tǒng)，利用期望動能整形方法構(gòu)造一種時不變期望動能函數(shù)，與系統(tǒng)的時變Hamiltonian函數(shù)建立匹配方程，通過求解匹配方程獲得系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制律，實現(xiàn)了狀態(tài)變量匹

3、配和時間變量匹配的分離，有效避免了傳統(tǒng)方法要求時間微分非增性條件的依賴，更具普遍性。
　　(2)分析和證明了期望阻尼矩陣在時不變PH系統(tǒng)鎮(zhèn)定設計的作用。
　　在時不變PH系統(tǒng)具有相同期望能量函數(shù)的情況下，證明了期望阻尼矩陣在能量整形鎮(zhèn)定設計的作用，即期望阻尼矩陣越大，被控系統(tǒng)到達期望平衡點的鎮(zhèn)定速度越快。同時，通過三相電機系統(tǒng)進行仿真實驗，驗證了所得結(jié)論的有效性。
　　(3)提出了帶輸入飽和的時不變PH系統(tǒng)的能量整形鎮(zhèn)

4、定設計方法。
　　針對帶輸入飽和的時不變PH系統(tǒng)，提出了一種無期望阻尼注入的能量整形方法，利用系統(tǒng)Hamiltonian函數(shù)和期望Hamiltonian函數(shù)直接建立一種能量平衡模式匹配方程，通過求解匹配方程獲得系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制律，克服了帶輸入飽和的系統(tǒng)在能量整形過程中無法進行有效期望阻尼注入的局限性。
　　(4)建立了帶時滯的Hamiltonian控制系統(tǒng)模型，提出了一種基于二對一匹配原則的系統(tǒng)鎮(zhèn)定設計方法。
　　針對仿