论文部分内容阅读
非线性和不确定性在实际系统中普遍存在，使实际系统难以建立精确的数学模型，从而对控制系统的性能产生不利影响。不确定非线性系统的控制问题已经成为控制理论研究的热点问题。因此，针对不确定非线性系统的控制方法的研究具有重要的理论和工程意义。
实际系统在运行时，不确定性对系统的影响必定会在系统的状态轨迹中反映出来。因此，如何从系统状态轨迹中分离出不确定性的信息，并设计控制器抵消不确定性的影响，是一个值得深入研究的问题。
本文分析了不确定非线性系统控制策略的研究现状，进行了以下研究：
1、对于一类连续时间不确定非线性系统，提出基于接近角的滑模变结构控制策略，有效地抑制了滑模变结构控制的抖振；对于一类离散时间系统，提出基于接近角的离散滑模趋近律，克服了指数趋近律不能保证系统轨迹最终趋于原点和控制力切换幅度过大的不足。
2、通过分析鲁棒最优控制器、神经网络自适应控制器和滑模变结构控制器针对不确定性的处理方法，把上述三种控制器等效地分为两个部分，分别用来控制系统的标称部分和抵消不确定性的影响，提出了利用偏差分离思想进行控制器设计的研究思路。
3、针对系统中不确定非线性的不利影响，研究了如何快速获取不确定非线性的信息，并利用这些信息进行控制系统设计的问题。提出了基于偏差分离的双线性控制策略，采用新颖的偏差分离结构在线得到不确定非线性的信息，设计结构简单的线性控制器对不确定非线性进行实时补偿。证明了双线性控制系统指数渐近稳定的充分条件。
4、针对系统状态不完全可测的情况，研究了基于输出反馈的双线性控制系统。双线性控制器由常规PID控制器和线性补偿控制器两部分组成，在线获取模型偏差信息并进行补偿控制。双线性控制器结构简单，具有较好的工程意义。
5、针对一类线性系统基于静态输出反馈的区域极点配置问题，分析了求解双线性矩阵不等式约束优化问题的不足，提出了基于区域吸引子的静态输出反馈极点配置算法。算法在期望的极点区域内确定一组区域吸引子，采用变量轮询的一维搜索方法，得到输出反馈矩阵的优化方向，经过迭代运算得到可行解。算法的优化方向比较合理，具有成功率高、平均计算时间少的特点。
6、针对小型无人直升机的航向控制问题，应用基于偏差分离的双线性控制策略，设计了航向控制器。在系统控制通道存在扰动的情况下，所设计的航向控制器改善了系统的动态性能，具有较好的鲁棒稳定性。