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实际控制系统中普遍存在着时滞性、非线性、不确定性,这些因素的存在常常会导致控制系统性能变坏,甚至不稳定。自上世纪60年代发展至今,滑模变结构控制已经成为非线性控制领域中鲁棒控制的典型代表。它是一种变结构控制方法,具有鲁棒性强、瞬态响应好等特点。对于不确定时滞系统的滑模变结构控制研究,在理论及实际应用方面都有重要的意义。
本论文在深入分析时滞系统滑模控制研究现状的基础上,针对不确定输入时滞系统,分别讨论了存在控制不确定性、状态不可测以及控制输入受限等情况下的滑模控制设计问题。论文主要研究工作包括:
(1)针对存在状态不确定性和控制输入不确定性的输入时滞系统,通过设计一种新的积分型滑模切换面,不仅可以保证系统状态轨迹从初始状态开始就位于指定的切换面上,而且该切换面能够适应系统参数的摄动,同时给出了滑模动态渐近稳定的充分条件,并证明了该滑模控制律能保证状态轨迹被驱动到指定的切换面上。
(2)针对系统状态不可测情况,讨论了不确定输入时滞系统的滑模控制问题。通过设计状态观测器,提出了一种基于状态估计的滑模控制设计方法,利用Lyapunov方法和线性矩阵不等式(LMI)技术,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件,证明了滑模动态的可达性。
(3)针对控制输入受限的情况,讨论了不确定时滞系统的滑模控制问题。所设计的滑模控制律能保证状态轨迹在有限时间内吸引到指定的切换面上,在给出的充分条件下,闭环系统渐近稳定。