輸入受約束系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及抗飽和控制研究.pdf

1、輸入受約束系統(tǒng)近年來(lái)引起了廣泛關(guān)注，這類(lèi)問(wèn)題不但具有重要的實(shí)際意義，在理論上也極具挑戰(zhàn)。一般來(lái)講，所有實(shí)際系統(tǒng)都存在約束問(wèn)題，特別是輸入約束。輸入約束存在于各種各樣的物理系統(tǒng)中，比如化學(xué)裝置，機(jī)械系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)等。執(zhí)行器飽和往往會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的各項(xiàng)性能，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，以至于引起重大事故。 本文主要從系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和抗飽和控制兩個(gè)方面分析輸入約束系統(tǒng)。通常情況下，對(duì)于存在執(zhí)行器飽和的系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定是不能得到保證的

2、，特別是不穩(wěn)定系統(tǒng)尤其如此。所以大部分的工作集中在系統(tǒng)局部分析上面。本文提出了新的飽和依賴(lài)?yán)顏喥罩Z夫函數(shù)方法，結(jié)合頂點(diǎn)判據(jù)，這種方法可以減小估計(jì)系統(tǒng)吸引域時(shí)存在的保守性。給定一些參考集合，本文得到了線性矩陣不等式結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問(wèn)題，此優(yōu)化問(wèn)題可以最大化系統(tǒng)吸引域估計(jì)。借助于Matlab中的LMI工具，這些優(yōu)化問(wèn)題很容易求解。 對(duì)于同時(shí)存在輸入約束和外部干擾的系統(tǒng)，本文系統(tǒng)地分析了干擾抑止問(wèn)題。首先，考慮了振幅有界的外部干擾，得到了保

3、證系統(tǒng)原點(diǎn)漸近穩(wěn)定的充分條件。給出了最大可容忍干擾的定義，并得到了計(jì)算它的基于線性矩陣不等式的優(yōu)化問(wèn)題。同時(shí)考慮了系統(tǒng)中存在的結(jié)構(gòu)不確定性，并把這種不確定性融合到了優(yōu)化問(wèn)題中。 在外部干擾和輸入約束同時(shí)存在時(shí)，采用L2增益方法分析了系統(tǒng)的干擾抑制能力。提出了一種新的計(jì)算系統(tǒng)L2增益的方法，比起以前的方法，結(jié)果的保守性小。同時(shí)，保證了系統(tǒng)的魯棒局部漸近穩(wěn)定性。給定系統(tǒng)干擾幅值的上界，得到了線性矩陣不等式形式的優(yōu)化問(wèn)題來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)的L

4、2增益。 在電子工業(yè)，化工工業(yè)，以及基于網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)和其它相關(guān)領(lǐng)域，經(jīng)常采用帶有時(shí)滯的非線性系統(tǒng)對(duì)實(shí)際問(wèn)題建模。控制回路中存在的時(shí)滯通常會(huì)降低系統(tǒng)的性能，并使控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。而執(zhí)行器飽和與時(shí)滯可能會(huì)并存于同一個(gè)系統(tǒng)中，對(duì)于這類(lèi)系統(tǒng)，本文設(shè)計(jì)了新的方法來(lái)處理存在的問(wèn)題。相比其它的方法，本文方法得到的結(jié)果保守性大大降低。分別分析考慮了系統(tǒng)輸入和狀態(tài)中存在時(shí)滯的情況。 最后，考慮了系統(tǒng)抗飽和補(bǔ)償器設(shè)計(jì)問(wèn)題。采用