具有下三角結(jié)構(gòu)的非線性切換系統(tǒng)的鎮(zhèn)定及H∞控制.pdf

1、切換系統(tǒng)作為一類典型的混雜系統(tǒng)，有著重要的理論研究價值和廣泛的實際工程應(yīng)用背景。由于大多數(shù)的系統(tǒng)本質(zhì)上都是非線性系統(tǒng)，非線性切換系統(tǒng)的研究成為控制領(lǐng)域的焦點(diǎn)之一。由于切換系統(tǒng)的混雜特性，加上非線性系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，以及對非線性切換系統(tǒng)面臨著控制器和切換信號的雙重設(shè)計任務(wù)，使得此類系統(tǒng)的研究難度加大，尚缺乏系統(tǒng)、有效的研究方法。從非線性切換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性出發(fā)，利用現(xiàn)代控制技術(shù)來研究非線性切換系統(tǒng)的綜合問題是一個有效的途徑。具有下三角結(jié)構(gòu)的

2、非線性切換系統(tǒng)是一類重要的切換系統(tǒng)。然而，關(guān)于此類切換系統(tǒng)研究的結(jié)果還相當(dāng)有限。
　　本論文針對幾類具有下三角結(jié)構(gòu)的非線性切換系統(tǒng)，利用構(gòu)造性方法研究其鎮(zhèn)定和H∞控制等問題。本文主要工作包括如下幾個方面:
　　第二章研究了具有下三角結(jié)構(gòu)的非線性切換系統(tǒng)在任意切換信號下的鎮(zhèn)定問題。首先，針對具有下三角結(jié)構(gòu)的單輸入非線性切換系統(tǒng)，其中各子系統(tǒng)的相同階次的增益函數(shù)具有相同符號，利用Backstepping技術(shù)同時構(gòu)造了子系統(tǒng)的控制

3、器以及共同Lyapunov函數(shù)，得到在任意切換下全局鎮(zhèn)定的結(jié)果。特別是提出了共同鎮(zhèn)定函數(shù)的構(gòu)造方法。首次利用Backstepping技術(shù)研究了嵌套下三角結(jié)構(gòu)的切換系統(tǒng)在任意切換下的全局鎮(zhèn)定問題。
　　第三章研究了一類具有下三角結(jié)構(gòu)的非線性切換系統(tǒng)在滿足任意給定駐留時間的切換信號作用下的鎮(zhèn)定問題，得到切換系統(tǒng)在給定駐留時間切換信號下可鎮(zhèn)定條件及控制器的設(shè)計方法。其中，各子系統(tǒng)的相同階次的增益符號可以不同。首先，設(shè)計了兩類帶有可調(diào)節(jié)參

4、數(shù)控制器，其次，設(shè)計了控制器的選擇機(jī)制來選擇激活哪類控制器，以及設(shè)計了參數(shù)調(diào)節(jié)機(jī)制來調(diào)節(jié)控制器中的參數(shù)，使得閉環(huán)切換系統(tǒng)在任意給定的駐留時間切換信號下是漸近穩(wěn)定的。
　　第四章研究了一類具有下三角結(jié)構(gòu)的不確定切換系統(tǒng)的全局魯棒鎮(zhèn)定問題，得到鎮(zhèn)定切換信號存在條件及相應(yīng)的子系統(tǒng)控制器的設(shè)計方法。利用Backstepping技術(shù)，得到各子系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制器設(shè)計方法，這里并不要求任何一個子系統(tǒng)的控制器全局魯棒鎮(zhèn)定相應(yīng)的子系統(tǒng)。然后，運(yùn)用

5、單Lyapunov函數(shù)方法，劃分狀態(tài)空間，刻畫出每個子系統(tǒng)相應(yīng)的工作區(qū)域，并給出切換信號的設(shè)計方案。作為特例，得到了在任意切換信號下可全局魯棒鎮(zhèn)定的充分條件和控制器的設(shè)計方法。
　　第五章研究了一類非最小相位不確定非線性切換系統(tǒng)魯棒H∞控制問題，其中，切換系統(tǒng)的各子系統(tǒng)具有下三角結(jié)構(gòu)，得到魯棒H∞控制問題可解的切換信號存在條件和相應(yīng)子系統(tǒng)控制器的設(shè)計方法。利用Backstepping技術(shù)，系統(tǒng)地給出了各子系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制器的構(gòu)造方

6、法，并設(shè)計出相應(yīng)的切換信號，使得閉環(huán)切換系統(tǒng)在設(shè)計的切換信號下魯棒H∞控制問題可解。
　　第六章利用兩階段切換控制策略研究了一類非線性系統(tǒng)的暫態(tài)軌跡整形控制問題。利用跟蹤誤差變換和Backstepping技術(shù)分別設(shè)計相應(yīng)階段的控制器，使得系統(tǒng)跟蹤誤差軌跡在相應(yīng)的階段被限制在預(yù)先設(shè)計的邊界內(nèi)。當(dāng)跟蹤誤差等于預(yù)先設(shè)定值時，將控制器從第一階段設(shè)計的控制器切換到第二階段設(shè)計的控制器，進(jìn)而實現(xiàn)暫態(tài)軌跡整形控制。
　　第七章針對一類具有