不確定線性切換系統(tǒng)控制設(shè)計及應(yīng)用研究.pdf

1、本文基于多Lyapunov函數(shù)方法和線性矩陣不等式（LMI）技術(shù)，系統(tǒng)地研究了不確定線性切換系統(tǒng)的反饋鎮(zhèn)定、保性能控制和H∞控制設(shè)計等內(nèi)容，并將理論研究結(jié)果應(yīng)用于某型運動仿真系統(tǒng)的控制設(shè)計中。
　　首先，針對切換可控情況下的狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定問題，基于多Lyapunov函數(shù)方法，提出了不確定線性切換系統(tǒng)的一種狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定設(shè)計方法。該方法綜合運用矩陣不等式技術(shù)，有效地解除了由控制器和切換律同時設(shè)計帶來的Lyapunov函數(shù)矩陣之間的耦合，

2、將可鎮(zhèn)定判定條件轉(zhuǎn)化為LMIs的可解性問題，并給出了控制器的參數(shù)化形式和切換律的構(gòu)造方法。
　　然后，針對切換可控情況下的輸出反饋鎮(zhèn)定問題，基于多Lyapunov函數(shù)方法，結(jié)合狀態(tài)觀測器和切換律的設(shè)計，提出了不確定線性切換系統(tǒng)的一種輸出反饋鎮(zhèn)定設(shè)計方法。該方法通過矩陣不等式的拆分處理，將觀測器、控制器和切換律的設(shè)計轉(zhuǎn)化為兩組矩陣不等式的求解問題，并給出了具體的求解算法；針對任意切換情況下的輸出反饋鎮(zhèn)定問題，利用LMI技術(shù)和變量替換

3、方法，分別設(shè)計了不確定離散時間線性切換系統(tǒng)基于觀測器的輸出反饋控制器和動態(tài)輸出反饋控制器，保證了相應(yīng)閉環(huán)系統(tǒng)在任意切換下對于所有允許的不確定性漸近穩(wěn)定。
　　其次，針對切換可控情況下的保性能控制設(shè)計問題，結(jié)合切換律的設(shè)計，提出了不確定線性切換系統(tǒng)的次優(yōu)狀態(tài)反饋保性能控制器設(shè)計方法。該方法應(yīng)用LMI技術(shù)，將使閉環(huán)性能指標(biāo)上界盡可能小的次優(yōu)保性能控制器設(shè)計問題轉(zhuǎn)化為一個凸優(yōu)化問題。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合狀態(tài)觀測器和切換律的設(shè)計，給出了系統(tǒng)輸

4、出反饋保性能控制器設(shè)計方法；針對任意切換情況下的保性能控制問題，對基于觀測器的輸出反饋和動態(tài)輸出反饋兩種情況，利用凸優(yōu)化方法，分別給出了不確定離散時間線性切換系統(tǒng)的次優(yōu)保性能控制器設(shè)計方法。
　　再次，針對切換可控情況下的H∞控制設(shè)計問題，應(yīng)用多Lyapunov函數(shù)方法，分別設(shè)計了不確定線性切換系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和基于觀測器的輸出反饋H∞控制器；針對任意切換情況下的H∞控制設(shè)計問題，在已有研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用LMI技術(shù)和變量替換方法

5、，提出不確定離散時間線性切換系統(tǒng)的動態(tài)輸出反饋H∞控制器設(shè)計方法，給出了控制器存在的判定條件以及該條件下控制器的參數(shù)化形式。所設(shè)計的控制器能夠保證相應(yīng)閉環(huán)系統(tǒng)在任意切換下對于所有允許的不確定性具有期望的H∞性能。
　　最后，針對某型運動仿真系統(tǒng)，在介紹系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，分析了系統(tǒng)中存在的負(fù)載變化大、但變化可測的特點，將其描述為由三個不確定子系統(tǒng)組成的線性切換系統(tǒng)。利用本文提出的不確定線性切換系統(tǒng)動態(tài)輸出反饋H∞控制器設(shè)計