線性系統(tǒng)區(qū)域極點(diǎn)配置的可靠控制的改進(jìn)算法.pdf

1、在控制理論中，最基本的就是控制器的設(shè)計(jì)，而線性系統(tǒng)的極點(diǎn)配置是控制器設(shè)計(jì)的一個(gè)重要手段?？煽靠刂剖菍⑾到y(tǒng)部件的故障考慮在控制器設(shè)計(jì)之中，這樣無(wú)論系統(tǒng)部件是否發(fā)生故障，都能夠使得系統(tǒng)穩(wěn)定，并且保持一定控制性能。本文在研究線性系統(tǒng)極點(diǎn)配置問(wèn)題的基礎(chǔ)之上，針對(duì)一類(lèi)線性系統(tǒng)的區(qū)域極點(diǎn)配置的區(qū)域進(jìn)行分析，通過(guò)求解線性矩陣不等式，給出了在系統(tǒng)部件（執(zhí)行器）故障時(shí)梯形域極點(diǎn)配置的可靠控制器的設(shè)計(jì)方法。在對(duì)可靠控制進(jìn)一步深入研究后，利用單一通道故障模型

2、，提出了系統(tǒng)部件通道安全區(qū)間的概念，并且針對(duì)扇形域極點(diǎn)配置問(wèn)題，給出了執(zhí)行器通道增益偏差安全區(qū)間的算法。將以上理論應(yīng)用到實(shí)際的控制模型當(dāng)中，分析了機(jī)器人手臂運(yùn)動(dòng)模型在區(qū)域極點(diǎn)配置問(wèn)題的可行性，并同精確極點(diǎn)配置控制方式進(jìn)行了比較。
　　 首先，針對(duì)一類(lèi)定常線性系統(tǒng)，基于線性矩陣不等式(LMI)，給出了梯形區(qū)域（垂直條形與廣義扇形區(qū)域重疊）控制器和可靠控制器的設(shè)計(jì)算法。利用比離散故障模型更具有普遍意義的連續(xù)故障模型，給出了確定狀態(tài)反

3、饋可靠控制器存在的充分條件，通過(guò)求解LMI，確定了狀態(tài)反饋的可靠控制器的參數(shù)矩陣。由所設(shè)計(jì)的可靠控制器構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)能夠抵御執(zhí)行器發(fā)生的故障，使閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)始終保持在所指定配置的梯形區(qū)域內(nèi)。
　　 其次，針對(duì)一類(lèi)線性系統(tǒng)區(qū)域極點(diǎn)配置問(wèn)題，給出了執(zhí)行器各條通道增益偏差安全區(qū)間的概念。利用執(zhí)行器單一通道增益偏差模型，給出了具有代表性的廣義扇形區(qū)域極點(diǎn)配置問(wèn)題中執(zhí)行器通道增益偏差安全區(qū)間的算法，并且分析了執(zhí)行器各通道增益偏差的安全區(qū)

4、間對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能的影響，為工程設(shè)計(jì)者在實(shí)際的控制工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)與配置硬件數(shù)量的問(wèn)題時(shí)，提供了重要的理論依據(jù)。
　　 再次，針對(duì)一類(lèi)線性系統(tǒng)的區(qū)域極點(diǎn)配置的穩(wěn)定問(wèn)題，以機(jī)器人手臂為研究對(duì)象，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行了相關(guān)描述并且建立了運(yùn)動(dòng)模型。給出線性系統(tǒng)區(qū)域極點(diǎn)配置在機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)模型穩(wěn)定中的重要結(jié)論。利用LMI求解出控制器，并例舉一個(gè)具體實(shí)例通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真證實(shí)了結(jié)論的正確有效性，通過(guò)分析得出區(qū)域極點(diǎn)配置的控制方式較精確極點(diǎn)配置的