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本论文系统的使用自抗扰控制方法,研究由偏微分方程描述的振动系统的镇定控制器设计和稳定性分析问题.自抗扰控制方法是韩京清研究员在1980-1990年代系统提出的一种旨在对付系统的大不确定性,从而几乎不依赖于系统的数学模型的控制方法.二十多年来,被越来越多的控制工程实践所证实.但是理论上,对集中参数系统的收敛性最近几年才得到彻底的证明.自抗扰控制方法随即被应用于带有未知干扰的一维偏微分方程边界控制镇定中,取得极大成功.原因在于一维的边界未知干扰与空间变量无关.本论文主要致力于高维的偏微分方程带有边界干扰的系统的镇定问题.此时,干扰不仅依赖于时间,还是边界空间变量的函数,问题变得复杂起来.研究发现,我们仍然能用自抗扰控制的扩张状态观测器估计出干扰,进而在反馈的环节中在线补偿干扰,取得镇定的效果. 本文主要内容如下: 1.第一章介绍了弹性系统镇定的基本问题并回顾了与此相关的历史文献.这些内容为了解我们所研究问题,理清渊源关系,查找相关文献提供方便.在本章最后一小节给出一些预备知识如分布参数系统的基本理论如算子半群理论、Riesz基、观测器、自抗干扰、滑膜控制.我们也简要介绍论文所需要的基本知识. 2.第二章到第六章是本文研究的主体内容.第二章主要研究了带有干扰的高维波动方程振动系统的镇定问题.首先给出关于空间区域时变覆盖的结果,然后依据时变覆盖和椭圆方程解构造的试验函数设计时变增益观测器估计空间变量依赖的未知干扰,最后采用自抗扰控制控制策略,取消未知干扰,利用无穷维系统的容许性理论证明闭环系统的渐近稳定性.同时也证明了当系统增益采用在开始阶段值非常小,然后缓慢增长到某一常数后保持不变时,闭环系统对未知干扰具有一定的滤波功能,即滤掉了高频噪音,同时还能使得闭环系统能量衰减到任意小的值. 3.第三章主要研究高维Kirchhoff方程.我们首先假设未知干扰只依赖时间而与空间未知无关.此时只需要一个试验函数,便能设计观测器,从而完全估计出未知干扰,进而采用ADRC策略抑制干扰并获得系统能量的衰减.通过这一步骤,非常清晰的看清ADRC在高维偏微分方程是如何设计镇定器.其次,像处理高维波动方程一样,根据方程本身特性利用椭圆方程的解构造试验函数逐点估计出未知干扰,再次使用自抗扰控制策略设计控制器,获得整个闭环系统的渐近稳定性. 4.第四章主要研究了其边界观测数据遭受未知常数干扰的一维Schr(o)dinger方程的参数估计和镇定问题.控制信号在观测信号的另外一端.这是非常经典的非同位控制方式.通过Lyapunov方法设计了一个自适应观测器.应用backstepping方法,证明了闭环系统是渐近稳定的,并且估计的参数收敛到未知参数. 5.第五章主要研究了边界带有干扰的Euler-Bernoulli梁方程通过矩控制的镇定问题.我们采用了两种办法解决系统镇定问题.一种是自抗扰控制方法,设计了一个时变的干扰估计器来估计干扰.证明了在系统取消干扰后的闭环系统是渐近稳定的.另一种方法是滑模控制.在滑模控制下,闭环系统被证明是适定的并且是指数稳定的,同时给出有限时间可达条件. 6.第六章主要研究具有边界控制的Euler-Bernoulli梁方程基于分数阶导数反馈控制的镇定问题.首先给出开环系统在Salamon意义下的适定性,其次运用半群方法和LaSalle不变原理,证明了闭环系统生成C0-半群并且闭环系统是渐近稳定的.最后设计了一个未知输入类型的状态观测器,其观测器状态渐近收敛于原系统的状态. 7.最后一章给出本文的总结,同时提出了一些有待解决的问题.