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近年来,非线性系统控制问题的研究由于具有重要的理论和实际意义,因而针对复杂系统尤其是非线性系统的控制问题的研究受到越来越多的关注。本论文主要研究几类非线性系统,包含不确定性、时滞、分段线性等特性的非线性系统控制器设计,以及非线性系统状态不可观测条件下的系统观测器设计及基于观测器的控制器设计问题,文章主要借助Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)方法,设计鲁棒控制器和鲁棒观测器,得到关于具有不确定性、时滞、分段线性等非线性系统的鲁棒H_∞控制及滑模变结构控制,实现了滑模控制的可达性和稳定性,文中分别给出不同类型非线性系统的控制器设计详细过程及结果,最后通过数值例子及实际应用例子验证所设计控制方案的有效性。本论文主要内容分为以下四个部分:一、一类不确定离散时滞系统的鲁棒控制研究状态滞后的不确定时滞非线性系统的鲁棒控制器设计,其中非线性系统为满足一类H?lder条件的非线性函数。与现有成果中所研究的Lipschitz非线性系统相比,H?lder条件包含的函数类范围更广,也更能精确描述一些非线性特性。研究中,给定系统的参数不确定性满足假设条件,且时变时滞环节具有已知的上界和下界。基于Lyapunov泛函及线性矩阵不等式分析方法,得到了使控制对象闭环系统(具有不确定性、时滞性)镇定且使非线性系统渐进稳定的鲁棒控制器设计结果。二、基于状态观测器的非线性系统鲁棒H_∞控制器设计第一部分考虑的是非线性系统鲁棒控制器设计问题,其相关结论是建立在状态变量可测的基础上展开讨论得到的,但在实际应用及系统中,由于测量技术及通信等其他因素,控制对象的状态变量仅部分已知或者全部未知,这种情况下,已有的控制理论和方法不能直接应用到控制对象。在此假设基础上,我们讨论系统状态变量不可测情况下的观测器设计及基于状态观测器的非线性系统的控制器设计问题,所研究的系统为满足一类H?lder条件的状态滞后不确定非线性时滞系统,结合Lyapunov稳定性定理及LMI方法,同时得到状态观测器观测误差及基于观测器的控制回路闭环系统的稳定性条件及定理,得到状态观测器增益及控制律,使得系统具备给定参数扰动的鲁棒H_∞控制性能。最后建立电液复合阀位控制系统模型,结合实际应用中系统存在的参数不确定性、时滞性及非线性摩擦力等条件,以及对于系统状态变量不可测的因素,结合所设计的观测器及控制器对系统的阀位进行观测器和控制器仿真,分析并验证鲁棒H_∞控制器的有效性。三、不确定分段时滞系统的鲁棒离散滑模控制在第一部分和第二部分研究基础上,我们研究状态滞后的不确定分段线性时滞系统的鲁棒滑模控制问题,分段线性系统包含参数不确定性和时变时滞。第三部分所研究的问题是对第一部分和第二部分所研究问题的进一步深入讨论,将滑模控制理论应用于分段线性时滞非线性系统,研究中,假定分段参数不确定扰动等效为分段矩阵等式,时变时滞具有给定的上界和下界,系统中的非线性项未知但有界。通过引入传递函数及建立Lyapunov-Krasovskii函数,得到系统稳定的充分条件,基于系统稳定条件,设计控制器使系统满足滑模控制可达性条件。最后,基于包含具有分段线性特性忆阻器的电路回路,结合鲁棒滑模控制器进行分析,以验证控制器设计的有效性。四、基于状态观测器的离散分段线性系统鲁棒滑模H_∞控制第三部分研究了分段线性系统的鲁棒离散滑模控制,其研究的相关理论和成果均是基于状态变量可测的的条件下展开得到的,但在实际生产和工艺中,对于不确定分段线性离散时滞系统而言,系统状态往往是不可测的。结合以上分析,我们将研究状态滞后不确定分段线性时滞系统状态不可测情况下的控制器设计,其中,分段线性系统具有给定上界的时滞项;在对分段线性系统的滑模变结构控制器设计过程中,首先建立状态滑模观测器,设计状态观测滑模面,对系统的滑模面运动稳定性进行分析,结合Lyapunov理论及线性矩阵不等式工具,得到相关结论,得到基于滑模观测器的闭环系统稳定性结论;其次,建立控制律,使系统满足滑模变结构控制可达性条件;最后,运用数值仿真实例对系统观测器设计及基于观测器的滑模控制器控制性能进行分析。最后总结全文所做的工作并指出未来研究内容。