時(shí)滯系統(tǒng)的控制方法及應(yīng)用研究.pdf

1、嚴(yán)格地說(shuō)，控制系統(tǒng)中時(shí)滯是普遍存在的。由于時(shí)滯往往會(huì)引起控制系統(tǒng)性能的下降，所以時(shí)滯系統(tǒng)一直是人們研究的熱點(diǎn)。又由于時(shí)滯系統(tǒng)在理論上是無(wú)窮維系統(tǒng)，所以時(shí)滯系統(tǒng)的分析和控制問(wèn)題是非常困難的解決的研究課題。本文主要研究時(shí)滯系統(tǒng)的控制方法以及控制方法的應(yīng)用問(wèn)題。本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)概況如下:
　　1.討論如何充分利用已知的輸入特征信息，尋求帶有擾動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)有效的控制方法。文中利用擾動(dòng)的先驗(yàn)知識(shí)，提出一種準(zhǔn)內(nèi)模原理以及利用準(zhǔn)內(nèi)

2、模原理設(shè)計(jì)控制律的方法。該方法將控制器的設(shè)計(jì)分為準(zhǔn)內(nèi)模補(bǔ)償器設(shè)計(jì)和鎮(zhèn)定控制器設(shè)計(jì)兩部分。準(zhǔn)內(nèi)模補(bǔ)償器保證閉環(huán)系統(tǒng)的控制精度。鎮(zhèn)定控制器確保了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、魯棒性和其它性能指標(biāo)。通過(guò)將這種方法應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和車輛主動(dòng)懸掛系統(tǒng)驗(yàn)證了準(zhǔn)內(nèi)模控制方法的有效性。
　　2.研究隨機(jī)擾動(dòng)下的具有輸入時(shí)滯系統(tǒng)的控制問(wèn)題，提出了一種時(shí)滯系統(tǒng)的無(wú)時(shí)滯轉(zhuǎn)換法。以車輛的主動(dòng)懸掛系統(tǒng)為例，研究了具有輸入時(shí)滯的車輛主動(dòng)懸掛系統(tǒng)在隨機(jī)路面擾動(dòng)下的減振控

3、制器設(shè)計(jì)問(wèn)題。首先建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并且根據(jù)車輛主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的特點(diǎn)，從實(shí)用性的角度出發(fā)簡(jiǎn)化了懸掛系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。然后利用無(wú)時(shí)滯轉(zhuǎn)換法，將具有輸入時(shí)滯的主動(dòng)懸掛系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為形式上不含時(shí)滯的系統(tǒng)。利用轉(zhuǎn)換后的無(wú)時(shí)滯系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了具有輸入時(shí)滯的主動(dòng)懸掛系統(tǒng)減振控制器的設(shè)計(jì)。最后從控制器的成本和易實(shí)現(xiàn)性考慮，通過(guò)構(gòu)造狀態(tài)觀測(cè)器，設(shè)計(jì)了一種具有記憶和積分特性的車輛主動(dòng)懸掛系統(tǒng)的減振控制策略。
　　3.提出了一種外部擾動(dòng)下時(shí)滯系統(tǒng)最優(yōu)跟蹤控制

4、的逐次逼近設(shè)計(jì)方法，避免了求解由時(shí)滯系統(tǒng)最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)導(dǎo)致的含有時(shí)滯和超前項(xiàng)的兩點(diǎn)邊值問(wèn)題的困難。首先構(gòu)造了狀態(tài)方程序列和伴隨向量微分方程序列，并證明了狀態(tài)方程序列和伴隨向量微分方程序列的收斂性，保證了最優(yōu)控制律的存在唯一性。然后由狀態(tài)方程序列和伴隨向量微分方程序列的有限次迭代，得到了最優(yōu)跟蹤控制律的近似解。最后通過(guò)設(shè)計(jì)擾動(dòng)狀態(tài)觀測(cè)器和參考輸入狀態(tài)觀測(cè)器解決了最優(yōu)跟蹤控制律的物理不可實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。以一個(gè)工業(yè)電加熱器的實(shí)例驗(yàn)證了所提出方法的有