不確定組合系統(tǒng)分散變結(jié)構(gòu)控制若干問題的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、現(xiàn)代社會日益面臨著研究并處理規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)問題,使得復(fù)雜大系統(tǒng)理論已經(jīng)成為控制理論的一個專門領(lǐng)域。由于這些復(fù)雜大系統(tǒng)自身所具有的特點,即規(guī)模大、維數(shù)高、往往在地理分布上是分散的,信息傳遞受到一定的約束。因此,采用集中控制系統(tǒng)的研究方法來分析、綜合復(fù)雜大系統(tǒng)既困難又有可能失去大系統(tǒng)的特點。利用各孤立子系統(tǒng)自身的性質(zhì),以及子系統(tǒng)之間的互聯(lián)關(guān)系來研究復(fù)雜組合大系統(tǒng)的分散控制問題是基本而又有效的方法。另一方面,對于實際工程系統(tǒng),由于建

2、模誤差、測量誤差、線性逼近和無法預(yù)測的外部干擾等多種原因,系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型中不可避免地要含有不確定因素。此外,研究方法和研究手段的改進(jìn),對分析和控制精度要求的提高,過去在研究中忽略的,而確實存在于系統(tǒng)模型中的不確定性越來越引起控制界人士的重視,所以,對不確定系統(tǒng)的研究具有十分重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。 由于滑模控制系統(tǒng)的滑動模態(tài)對滿足匹配條件的參數(shù)變化與外部擾動具有完全魯棒性,因而受到了廣泛重視。本文運用變結(jié)構(gòu)控制理論研究了不

3、確定組合系統(tǒng)的分散控制問題,主要工作概括如下: 針對不確定組合系統(tǒng)研究關(guān)鍵為如何處理不確定項和關(guān)聯(lián)項,利用變結(jié)構(gòu)控制對參數(shù)攝動和外界擾動等不確定性具有魯棒性和不變性的特點,提出了一種簡單的分散變結(jié)構(gòu)控制方法。在系統(tǒng)不確定項和關(guān)聯(lián)項具有已知范數(shù)界的條件下,提出一種新的易于工程實現(xiàn)的分散變結(jié)構(gòu)狀態(tài)反饋控制策略,實現(xiàn)了組合系統(tǒng)的全局漸近穩(wěn)定。考慮到許多實際系統(tǒng)的不確定項與關(guān)聯(lián)項有界但難以確定的情況,引入一種簡單自適應(yīng)算法,進(jìn)一步提高了

4、控制方法的實用性。在分散變結(jié)構(gòu)控制器的構(gòu)造上,設(shè)計簡單,計算量小,易于工程實現(xiàn)。 有別于傳統(tǒng)變結(jié)構(gòu)控制理論中線性滑模面的設(shè)計方法,針對不匹配不確定組合系統(tǒng),提出了一種新的滑模面設(shè)計方法,設(shè)計了變結(jié)構(gòu)控制器可以使得系統(tǒng)的滑動模態(tài)存在并且是漸近穩(wěn)定的?;?刂频年P(guān)鍵一是設(shè)計好的滑??刂破饕源_保到達(dá)條件的滿足;二是設(shè)計合適的滑模面以使得滑動模態(tài)保持較好的魯棒穩(wěn)定性?;贚MIs方法,設(shè)計了線性滑模面,其系數(shù)矩陣來自線性矩陣不等式的解。

5、為減小系統(tǒng)的“抖振”,控制器的設(shè)計采用了將符號函數(shù)連續(xù)化的方法。 針對組合系統(tǒng)中存在的不匹配不確定時滯關(guān)聯(lián)項,提出了一種新的分散變結(jié)構(gòu)控制策略。先每個子系統(tǒng)的狀態(tài)方程轉(zhuǎn)換成一種規(guī)范形式,根據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性定理,設(shè)計滑模變結(jié)構(gòu)控制器。該控制策略保證了每個閉環(huán)子系統(tǒng)滑動階段的存在性。因而,當(dāng)所有子系統(tǒng)運動軌跡均到達(dá)滑動模態(tài)階段以后,整體系統(tǒng)將會沿著滑模面做期望的特性運動,整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性也得以保證。在設(shè)計線性滑模面的系數(shù)矩陣

6、時提出了一種新的匹配條件,以解決由于不滿足通常的匹配條件而帶來的問題,并在此基礎(chǔ)上研究了滑動模態(tài)的完全不變性,證明了滑動模態(tài)對于當(dāng)前的不匹配時滯關(guān)聯(lián)項和不確定項是完全魯棒的。 針對具有非匹配干擾的非線性組合系統(tǒng)的輸出跟蹤控制問題,嘗試引入系統(tǒng)中心的概念,將具有干擾的組合系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為常規(guī)變結(jié)構(gòu)控制的規(guī)范形式,打破了傳統(tǒng)的模型參考跟蹤控制方法。在新的規(guī)范形式下,輸出跟蹤問題轉(zhuǎn)化為狀態(tài)調(diào)節(jié)問題,進(jìn)而設(shè)計分散滑??刂破魇够瑒幽B(tài)存在且漸近

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