广义系统负虚性与时变参数描述:特性分析和控制器设计

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:PeterWang9898
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由于汽车主动悬架系统的数学模型多以(广义)LPV系统形式表述,设计控制器时要兼顾弹性元件的柔性结构属性,本文从理论层次探讨(广义)LPV系统的稳定性与柔性结构的负虚性,旨在为主动悬架研发提供一定的理论基础.  广义系统理论是现代控制理论中一个重要的组成部分.相对于正常系统,广义系统可以更贴切地描述实际系统,因而得到众多学者的关注.负虚概念是2008年由Petersen和Lanzon在研究带有执行器定位或加速传感器的柔性机械结构鲁棒控制问题提出,是对正实概念的扩展.本文在已有文献的基础上,研究了广义线性系统的负虚性问题,获得了一些新的结论.  由于(广义)LPV系统中包含参变量,通过参数依赖型Lyapunov方法得到的结论中参数依赖型Lyapunov矩阵与系统矩阵大多以参变量耦合形式出现,可能导致保守性增大.基于Finsler引理,本文在研究过程中运用参数依赖型Lyapunov-Krasovskii泛函或控制器设计降低预期的保守性,结论中消除了Lyapunov矩阵与系统矩阵所含参变量之间的耦合,保持了参变量的线性性,降低了结论的保守性.本文主要研究工作简要叙述如下:  1.研究了广义线性系统负虚性问题.依据传递函数是否在原点存在极点将广义系统进行分类,在系统C-可控、C-可观前提下,基于负虚与正实之间密切联系与正常线性系统正实、负虚的相关结论,得到广义线性系统负虚性LMIs形式的的充要条件与控制器设计方案,提供的仿真算例验证了所得结论的有效性.  2.研究了广义线性系统无损负虚性问题.依据传递函数是否在原点存在极点将广义系统进行分类,在系统C-可控、C-可观前提下,基于负虚与正实之间密切联系与正常线性系统正实、负虚的相关结论,得到广义线性系统无损负虚LMIs形式的充要条件.根据状态空间矩阵的可控分解给出了正常线性系统与广义线性系统无损负虚的代数结构表达.  3.研究了正常LPV系统的稳定性分析与综合问题.考虑了两种不同类型的参数依赖型Lyapunov-Krasovskii泛函与控制器设计,构造了元素全部由LPV系统自身参变量组成的零化矩阵,借助Finsler引理,获得有关正常LPV系统稳定、镇定、保成本控制、H∞控制LMIs形式的判据.所得结论消除了参数依赖型Lyapunov矩阵与系统矩阵之间参变量的耦合,降低了保守性,相关控制器可通过求解一组线性矩阵不等式获得,提供的仿真算例验证了所得结论的有效性.  4.研究了参数依赖型时变时滞LPV系统的稳定性问题.考虑了两种不同类型的参数依赖型Lyapunov-Krasovskii泛函或控制器设计,构造出元素全部由LPV系统自身参变量组成的零化矩阵,借助Finsler引理,获得有关参数依赖型时变时滞LPV系统稳定性LMIs形式的判据.所得结论消除了参数依赖型Lyapunov矩阵与系统矩阵之间参变量的耦合,降低了保守性,相关控制器可通过求解一组线性矩阵不等式获得,提供的仿真算例验证了所得结论的有效性.  5.研究了广义LPV系统的稳定性问题.考虑了参数依赖型Lyapunov-Krasovskii泛函控制器设计,构造出元素全部由LPV系统自身参变量组成的零化矩阵,借助Finsler引理,获得有关参数依赖型时变时滞LPV系统稳定性LMIs形式的判据.所得结论消除了参数依赖型Lyapunov矩阵与系统矩阵之间参变量的耦合,降低了保守性,相关控制器可通过求解一组线性矩阵不等式获得,提供的仿真算例验证了所得结论的有效性.
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