切換非線粒系統(tǒng)的H∞控制及受約輸出跟蹤.pdf

1、切換非線性系統(tǒng)是一類重要的混雜系統(tǒng)，具有重要的理論研究價(jià)值和廣泛的工程背景。由于切換系統(tǒng)中連續(xù)動(dòng)態(tài)和離散切換信號(hào)之間的相互作用，使得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為十分復(fù)雜，大量的分析與綜合問題亟待解決。H∞控制及輸出跟蹤是切換系統(tǒng)研究中的兩個(gè)基本課題，但是針對(duì)它們的研究結(jié)果目前還相對(duì)較少。本文主要利用Lyapunov理論，研究了幾類切換非線性系統(tǒng)的H∞控制及受約輸出跟蹤問題。本文主要工作包括如下幾個(gè)方面:
　　研究了一類最小相位不確定切換非線性系

2、統(tǒng)的魯棒H∞控制問題。利用多Lyapunov函數(shù)方法，我們得到了此類切換系統(tǒng)魯棒H∞控制問題可解的充分條件并且同時(shí)設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器和狀態(tài)依賴的切換律。與以往結(jié)果比較，我們首次研究了此類未知參數(shù)取值固定在某一已知緊集的不確定切換非線性系統(tǒng)的魯棒H∞控制問題并且所提出的方法避免了求解Hamilton-Jacobi-Isaacs(HJI)不等式。
　　利用平均駐留時(shí)間方法研究了一類菲最小相位級(jí)聯(lián)切換非線性系統(tǒng)的H∞控制問題。此類切換

3、系統(tǒng)的每個(gè)子系統(tǒng)都由兩個(gè)級(jí)聯(lián)鏈接的部分組成:一部分是非線性的并且包含擾動(dòng)輸入;另一部分是可控的并且是可線性化的。我們得到了此類切換系統(tǒng)鎮(zhèn)定和具有加權(quán)L2-增益的充分條件。所得到的結(jié)果允許穩(wěn)定的子系統(tǒng)和不穩(wěn)定的子系統(tǒng)共存并且廣義逆理論的運(yùn)用使得所考慮的模型覆蓋了許多文獻(xiàn)所研究的系統(tǒng)。
　　研究了一類非最小相位級(jí)聯(lián)不確定切換非線性系統(tǒng)的魯棒H∞控制問題。利用多Lyapunov函數(shù)方法，我們得到了此類切換系統(tǒng)魯棒H∞控制問題可解的充分條

4、件同時(shí)設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制器以及狀態(tài)依靠的切換律，并且所得到的結(jié)果不需要求解HJI不等式。然后，我們進(jìn)一步研究了一類非切換非最小相位級(jí)聯(lián)不確定非線性系統(tǒng)的混雜魯棒H∞控制問題。
　　研究了一類帶有中立不確定性的切換非線性系統(tǒng)的魯棒H∞控制問題。利用平均駐留時(shí)間方法，我們得到了此類切換系統(tǒng)魯棒H∞控制問題可解的充分條件并且同時(shí)設(shè)計(jì)出了狀態(tài)反饋控制器和依賴時(shí)間的切換律。所得到的結(jié)果允許穩(wěn)定的子系統(tǒng)和不穩(wěn)定的子系統(tǒng)同時(shí)共存。
　　討

5、論了一類帶有常值輸出約束的具有嚴(yán)格反饋形式的切換非線性系統(tǒng)的輸出跟蹤問題。為了避免約束遭到破壞，我們運(yùn)用了一個(gè)障礙Lyapunov函數(shù)(BLF)，當(dāng)BLF的變量趨近于定義域邊界時(shí)，其函數(shù)值趨于無窮。結(jié)合同步可控假設(shè)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)連續(xù)反饋的控制器。所得結(jié)果保證了漸進(jìn)輸出跟蹤能夠達(dá)到并且同時(shí)保證了所受約束不被破壞以及所有閉環(huán)信號(hào)都是有界的。我們進(jìn)一步研究了基于二次Lyapunov函數(shù)(QLF)的控制設(shè)計(jì)，結(jié)果表明基于BLF的控制設(shè)計(jì)所需要

6、的初始值條件要比基于QLF的控制設(shè)計(jì)所需要的初始值條件寬松。
　　討論了一類帶有時(shí)變輸出約束以及全部狀態(tài)約束的具有嚴(yán)格反饋形式的切換非線性系統(tǒng)的輸出跟蹤問題。我們首先考慮輸出約束為時(shí)變的并且非對(duì)稱的情形，我們選取一個(gè)非對(duì)稱的時(shí)變障礙Lyapunov函數(shù)(ATBLF)來防止約束遭到破壞。在同步可控的假設(shè)條件下，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)連續(xù)的反饋控制器，從而確保了漸進(jìn)輸出跟蹤能夠達(dá)到并且使得系統(tǒng)所受到的約束沒有遭到破壞以及所有閉環(huán)信號(hào)都是有界的