前馈非线性系统的构造性控制设计研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 1次 | 上传用户:hxz22
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近年来,针对前馈非线性系统所提出的动态/静态增益控制设计方法,因其避开了繁杂的前推设计过程,而引起了科研人员的广泛关注。运用动态/静态增益控制设计方法,可以把控制设计问题转化为一个待定参数的构造问题,控制设计程序和所得到的控制器结构都很简单。研究前馈系统常用的方法有前推方法和饱和控制方法等。当前有些文献开始用动态/静态增益控制设计方法,研究无时滞的前馈非线性系统的控制设计问题。考虑到时滞现象的广泛存在性、以及计算机控制的广泛应用性,本论文运用动态/静态增益控制设计方法,致力于研究时滞前馈非线性系统的全局渐近镇定问题和无时滞前馈系统的采样数据反馈镇定问题。在论文的第二章,针对状态和输入变量均含有分布时滞的前馈非线性系统,创造性地运用动态增益控制设计方法,构造出了全局镇定系统的控制器。设计过程中,首先引入一种巧妙的非线性变换,把状态和输入均带分布时滞的前馈系统转化成仅有状态带分布时滞的前馈非线性系统。然后,针对这个新的前馈非线性系统,再引入另一个合适的状态变换,从而把控制设计问题转化为动态参数的设计问题。最后,通过对系统中非线性项的精细估计,设计出动态参数,进而给出系统的状态反馈控制器和输出反馈控制器,使得由原给定系统和控制器形成的闭环系统,在原点实现全局渐近稳定。在论文的第三章,针对状态和输入均含有离散和连续时滞的前馈非线性系统,研究了镇定控制设计问题,所研究系统的非线性项满足函数增益的增长条件。此类问题的研究难度远远超过线性增长条件下的前馈时滞系统的控制设计研究,因而这是一个具有重要研究价值且具有挑战性的课题。设计过程中,首先借助牛顿—莱布尼兹公式,构造出了一种新颖的非线性变换,在此变换下,将状态和输入均含有时滞的前馈非线性系统转化为本质上只有状态含有时滞的新系统。再通过大量的精细的数学估计运算,给出了非线性项的估计式。在不断估计的过程中,设计出了最初给定的前馈时滞非线性系统的状态反馈控制器,而且在给出控制器的同时,也给出了分析闭环系统全局稳定性的李雅普诺夫泛函。在论文的第四章,针对状态和输入均含有离散和分布时滞的前馈非线性系统,应用模型变换,构造出了形式简单、不含时滞的状态反馈控制器,使得前馈非线性系统和控制器构成的闭环系统达到全局渐近稳定。在论文的第五章,针对一类前馈非线性系统,在线性增长条件下,利用静态增益控制设计方法,构造了前馈系统的采样数据状态反馈控制器。设计了合适的状态变换,把状态反馈控制器的设计问题转化为一个常值参数L的设计问题。从理论上讲,一个充分大的L总是可以找到,使得采样控制器能够全局镇定最初给定的系统。然而,过大的选取L,将使得控制器的增益变得过小,进而降低控制器的实际控制效能。因此,在能够保证闭环系统稳定的前提下,应该选取尽可能小的参数L。
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