【摘 要】
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非线性系统的控制设计和稳定性分析广泛应用于实际工业系统,如电力系统、航天系统、机器人系统和生物化学系统等,并且一直是控制理论领域研究的热点和难点.磁悬浮系统作为一类典型的非线性系统,因其良好的性能在发电机、卫星姿态控制等领域得到了广泛的应用.系统运行的稳定性和安全性是首要考虑的重要因素,有限时间稳定较渐近稳定具有更好的鲁棒性和抗干扰性能.此外,受到外界条件及系统本身结构的限制,磁悬浮系统在运行过程
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非线性系统的控制设计和稳定性分析广泛应用于实际工业系统,如电力系统、航天系统、机器人系统和生物化学系统等,并且一直是控制理论领域研究的热点和难点.磁悬浮系统作为一类典型的非线性系统,因其良好的性能在发电机、卫星姿态控制等领域得到了广泛的应用.系统运行的稳定性和安全性是首要考虑的重要因素,有限时间稳定较渐近稳定具有更好的鲁棒性和抗干扰性能.此外,受到外界条件及系统本身结构的限制,磁悬浮系统在运行过程中应保持在一定的范围内,否则会破坏系统稳定性甚至损害系统.因此,考虑磁悬浮系统在输出受约束时的有限时间控制问题既具有理论意义也有实际价值.不确定性在实际工业系统中几乎处处可见,关于不确定非线性系统的输出反馈控制问题已经得到了很多有趣的结果.但由于传感器测量信息不准确,使得系统输出函数中存在未知的测量灵敏度误差.因此,具有不可测量灵敏度误差的非线性系统的输出反馈镇定问题的研究也受到很多关注.针对上述两类非线性系统,本文的研究内容主要从以下两方面展开:第二章考虑输出受约束的磁悬浮系统的有限时间镇定问题.通过引入正切型障碍李雅普诺夫函数来保证磁悬浮系统的输出被限制在规定的区域内,并且系统的所有状态在有限时间内收敛到零.新颖之处在于,在不改变控制器结构的情况下,统一了有约束和无约束输出的设计和分析.最后,通过仿真验证了理论分析的有效性.第三章研究了一类具有未知时变测量灵敏度和非线性增长率的不确定非线性系统的全局输出反馈镇定问题.通过引入一个高增益状态观测器,并利用一种新的增益控制方法设计输出反馈控制器,用以处理非线性增长率,保证了所研究闭环系统的全局有界性和原系统状态的渐近收敛性.最后,仿真结果表明,所设计的控制器能够有效地处理未知测量灵敏度和非线性增长率.
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