時(shí)滯大系統(tǒng)的穩(wěn)定性、分散控制及濾波問題研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，在當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，如工業(yè)、農(nóng)業(yè)，能源、交通、水利、經(jīng)濟(jì)管理、生命科學(xué)以及IT技術(shù)領(lǐng)域等，形成了各種規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜的系統(tǒng)，這類系統(tǒng)通常可以歸結(jié)為大系統(tǒng)而加以研究。另一方面，時(shí)滯現(xiàn)象普遍存在且往往是造成系統(tǒng)品質(zhì)惡化甚至不穩(wěn)定的原因。由于大系統(tǒng)各子系統(tǒng)間的信息傳輸總存在或大或小的延時(shí)，因此在進(jìn)行大系統(tǒng)分析或設(shè)計(jì)時(shí)就不能不考慮時(shí)滯的作用。所以，時(shí)滯大系統(tǒng)的相關(guān)問題研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義

2、。
　　本文結(jié)合Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函、分散控制、模糊控制以及線性矩陣不等式(linear matrix inequality, LMI)等方法和技術(shù)，對(duì)時(shí)滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性、分散控制以及濾波問題進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，以求在一定程度上促進(jìn)大系統(tǒng)理論的深入發(fā)展并為一些實(shí)際工程問題提供解決方案。本文的主要內(nèi)容如下
　　1.基于L-K泛函方法以及矩陣范數(shù)理論，考慮了一類離散時(shí)滯大系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性問題，所考慮

3、的大系統(tǒng)不僅具有時(shí)變時(shí)滯，而且具有不確定非線性時(shí)滯關(guān)聯(lián)項(xiàng)。所得的時(shí)滯無關(guān)魯棒穩(wěn)定性判據(jù)由一族Lyapunov方程和代數(shù)不等式給出，不但保守性低而且計(jì)算簡單。同時(shí)，所得到的穩(wěn)定性判據(jù)還可用于分散鎮(zhèn)定控制器的設(shè)計(jì)。
　　2.分別對(duì)不確定仿射非線性時(shí)滯大系統(tǒng)的分散鎮(zhèn)定、嚴(yán)格反饋非線性時(shí)滯大系統(tǒng)和不確定非仿射非線性時(shí)滯大系統(tǒng)的分散跟蹤控制問題展開研究。通過選擇合適的L-K泛函以及使用模糊逼近技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的不確定非線性時(shí)滯項(xiàng)進(jìn)行抵消和逼近，設(shè)

4、計(jì)了幾個(gè)模糊自適應(yīng)分散控制器。由于智能控制方法的使用，控制器的設(shè)計(jì)無需對(duì)不確定非線性系統(tǒng)施加苛刻的假設(shè)條件，這使得所提的控制方法具有較廣泛的應(yīng)用范圍。通過仿真研究，所提控制算法的有效性均得到了驗(yàn)證
　　3.考慮一類具有參數(shù)不確定性，未知界干擾以及時(shí)變時(shí)滯關(guān)聯(lián)項(xiàng)的大系統(tǒng)的模型參考分散控制問題?；贚-K泛函方法、LMI技術(shù)以及自適應(yīng)控制方法，提出了一個(gè)模型參考魯棒自適應(yīng)分散控制器?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)無需當(dāng)前模型參考控制中苛刻的匹配條件，在

5、維數(shù)匹配以及參考信號(hào)有界的條件下甚至不需要參考模型的精確參數(shù)。在此基礎(chǔ)上還進(jìn)一步考慮了系統(tǒng)的模型參考分散H∞控制問題，為避免控制過程中的自適應(yīng)參數(shù)持續(xù)增長問題，提出了死區(qū)自適應(yīng)算法。同時(shí)，為改善閉環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，給出了跟蹤誤差的L2范數(shù)界，提出了改善閉環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的兩點(diǎn)措施。
　　4.首先研究了一類含有非線性時(shí)滯關(guān)聯(lián)項(xiàng)以及參數(shù)不確定性的連續(xù)大系統(tǒng)在執(zhí)行器發(fā)生故障情況下的保成本可靠分散控制問題?；贚-K泛函方法，首先得到了保成

6、本可靠分散控制器存在性的充分條件，爾后通過將此充分條件轉(zhuǎn)化為一組LMI簡化了控制器的設(shè)計(jì)。基于數(shù)字控制漸成實(shí)際工業(yè)控制主流的背景，進(jìn)一步考慮了一類離散時(shí)滯大系統(tǒng)的可靠分散H∞控制問題，給出了控制器存在的充分條件及參數(shù)表達(dá)式。兩種控制方案的有效性均通過仿真示例進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　5.考慮一類關(guān)聯(lián)時(shí)滯系統(tǒng)的H∞濾波器設(shè)計(jì)問題，以子系統(tǒng)的輸出作為濾波器的輸入，分別為每個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)線性濾波器。每個(gè)分散濾波器的參數(shù)只需求解一個(gè)LMI，計(jì)