切換系統(tǒng)的H-,∞-控制及其應用研究.pdf

1、切換系統(tǒng)是一類特殊而又重要的混雜系統(tǒng)，近些年來受到了廣泛重視，是目前混雜系統(tǒng)理論研究的一個國際前沿方向。其發(fā)展涉及系統(tǒng)與控制科學、計算機科學、現代數學、物理學和管理科學等多學科。許多實際系統(tǒng)，如汽車引擎控制系統(tǒng)、智能交通控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、機器人、化工過程控制系統(tǒng)等，均可由切換系統(tǒng)來描述。切換系統(tǒng)的 H<,∞>控制是混雜系統(tǒng)控制領域中基礎的、富有挑戰(zhàn)性的課題之一，但其研究工作尚需進一步完善。因此，對其進行研究具有重要的實際意義和理論價值

2、。 以Lyapunov穩(wěn)定性理論為基礎，以線性矩陣不等式(LMI)方法為主要研究工具，分別研究了切換線性系統(tǒng)、不確定切換線性系統(tǒng)、不確定切換奇異系統(tǒng)以及時滯切換系統(tǒng)的H<,∞>控制和魯棒H<,∞>控制問題，并且獲得了一些有意義的結果。主要貢獻如下： (1)給出了使切換線性系統(tǒng)具有H<,∞>干擾抑制的狀態(tài)反饋和動態(tài)輸出反饋可切換鎮(zhèn)定的反饋控制器及其對應的切換規(guī)則設計方法。該設計方法在“子系統(tǒng)的能量衰減域覆蓋狀態(tài)空間”的假設

3、之下，使用擴充矩陣維數的技巧，通過解相應的線性矩陣不等式得到控制器和切換規(guī)則，從而將控制器增益矩陣和切換規(guī)則的求解問題與線性矩陣不等式的可解性聯系起來，使得控制器和切換規(guī)則的設計過程不依賴于從控制輸入到受控輸出的增益矩陣是否為列滿秩的限制，避免了對每個子系統(tǒng)的正則性假設。 (2)給出了一類具有參數不確定性的切換系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和動態(tài)輸出反饋魯棒H<,∞>控制方法。該方法利用線性矩陣不等式，分別設計了不確定切換系統(tǒng)具有魯棒H<,∞>

4、干擾抑制水平γ的狀態(tài)反饋和動態(tài)輸出反饋可切換鎮(zhèn)定的反饋控制器和相應的切換規(guī)則，并給出了求解控制器增益矩陣的算法。 (3)給出了一類具有參數不確定性的切換奇異系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和動態(tài)輸出反饋魯棒H<,∞>控制方法。首先給出了由矩陣不等式表示的使系統(tǒng)是具有魯棒H<,∞>干擾抑制水平γ的狀態(tài)反饋和動態(tài)輸出反饋可切換鎮(zhèn)定的充分條件，分別設計了反饋控制器及其對應的切換規(guī)則；然后，將這些條件分別轉化為線性矩陣不等式；最后，給出了求解控制器增益矩

5、陣的算法。 (4)分別給出了切換時滯線性系統(tǒng)和切換時滯奇異系統(tǒng)的狀態(tài)反饋H<,∞>控制方法。利用Lyapunov函數和凸組合技術，基于線性矩陣不等式方法，分別得到了使這兩類系統(tǒng)具有H<,∞>干擾抑制水平γ狀態(tài)反饋可切換鎮(zhèn)定的充分條件，并設計了反饋控制器及其對應的切換規(guī)則；然后利用矩陣不等式方法，分別給出了一類參數不確定性的切換時滯線性系統(tǒng)和切換時滯奇異系統(tǒng)的狀態(tài)反饋魯棒H<,∞>控制方法。 (5)由于集裝箱岸邊橋吊系統(tǒng)具