切換系統(tǒng)的魯棒可靠控制若干問題的研究.pdf

1、切換系統(tǒng)是一類重要的混雜系統(tǒng)，它有著廣泛的實(shí)際背景。同時(shí)，系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，系統(tǒng)內(nèi)部元件不可避免地發(fā)生故障，因此對(duì)其可靠性的要求越來越高。由于切換系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，可靠控制問題的研究難度很大，研究結(jié)果尚相當(dāng)有限。本文研究具有執(zhí)行器失效的切換系統(tǒng)的可靠控制問題，重點(diǎn)研究未失效執(zhí)行器不能鎮(zhèn)定系統(tǒng)的情形。主要工作包括： 利用多Lyapunov函數(shù)的方法研究了線性切換系統(tǒng)的可靠控制問題。首先針對(duì)一類不確定線性切換系統(tǒng)，以線性矩陣不等式(

2、LMIs)的形式給出了系統(tǒng)滿足可靠保成本控制的充分條件。并給出成本上界的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。其次研究了一類具有擾動(dòng)的線性不確定切換系統(tǒng)的可靠H<,∞>控制問題。給出了解決魯棒可靠H<,∞>控制問題的設(shè)計(jì)方案。作為應(yīng)用，當(dāng)連續(xù)控制器不能解決非切換線性系統(tǒng)的魯棒可靠H<,∞>控制問題時(shí)，設(shè)計(jì)出混雜反饋可靠H<,∞>控制策略。 基于多Lyapunov函數(shù)方法研究了線性切換時(shí)滯系統(tǒng)的可靠控制問題。首先以LMIs的形式給出了狀態(tài)反饋可靠保成本控

3、制器的設(shè)計(jì)方案，并給出成本上界的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。然后針對(duì)一類具有擾動(dòng)的線性不確定切換時(shí)滯系統(tǒng)，給出了魯棒可靠H<,∞>控制問題可解的充分條件。最后研究一類具有未知上界不確定性切換時(shí)滯系統(tǒng)的可靠控制問題。引入自適應(yīng)參數(shù)估計(jì)的方法，設(shè)計(jì)自適應(yīng)反饋控制器使得閉環(huán)系統(tǒng)一致終值有界。 通過引進(jìn)切換策略，解決了一類具有執(zhí)行器失效的不確定線性系統(tǒng)的指數(shù)穩(wěn)定性問題。其設(shè)計(jì)思想是將這個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成一個(gè)同時(shí)含有穩(wěn)定子系統(tǒng)和不穩(wěn)定子系統(tǒng)的切換系統(tǒng)。基于平

4、均駐留時(shí)間方法，以LMIs的形式給出了使閉環(huán)系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)輸出反饋控制器的設(shè)計(jì)方案。 研究了一類具有執(zhí)行器失效的線性時(shí)滯系統(tǒng)的指數(shù)穩(wěn)定性問題。基于平均駐留時(shí)間方法，設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋控制器并以LMIs的形式給出了閉環(huán)系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的充分條件。并給出了該系統(tǒng)狀態(tài)指數(shù)衰減的具體形式。 研究了一類具有下三角結(jié)構(gòu)的不確定非線性切換系統(tǒng)的魯棒可靠控制問題。 分別利用共同Lyapunov函數(shù)方法和平均駐留時(shí)間方法，以LMIs的形

5、式給出了閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)所有允許的不確定性和執(zhí)行器失效是全局漸近穩(wěn)定和指數(shù)穩(wěn)定的充分條件。討論了一類不確定非線性切換系統(tǒng)和一類具有擾動(dòng)的非線性切換系統(tǒng)的可靠保成本控制問題和可靠H<,∞>控制問題。以偏微分不等式的形式給出了可靠保成本控制問題和可靠H<,∞>控制問題可解的充分條件。對(duì)于非切換的非線性系統(tǒng)，當(dāng)連續(xù)控制器不能解決可靠H<,∞>控制問題時(shí)，利用混雜狀態(tài)反饋策略解決了該問題。 最后對(duì)全文所做的工作進(jìn)行了總結(jié)，并指出了下一步研究的