【摘 要】
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在对工业控制系统进行建模时,由于不可能考虑到所有系统动态,且对系统参数测量时都会存在相对误差,再加上动态系统模型中都或多或少带有一些不确定因素,这些不确定因素会在一定程度上影响我们对系统性能的分析,甚至可能会误判系统的稳定性。执行器是控制器的重要组成部分,是控制器驱动被控对象的元器件,但是执行器在输入达到一定的限度之后,对系统的输入信号就不再产生响应,这就是执行器的饱和特性。饱和特性是强非线性的一
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在对工业控制系统进行建模时,由于不可能考虑到所有系统动态,且对系统参数测量时都会存在相对误差,再加上动态系统模型中都或多或少带有一些不确定因素,这些不确定因素会在一定程度上影响我们对系统性能的分析,甚至可能会误判系统的稳定性。执行器是控制器的重要组成部分,是控制器驱动被控对象的元器件,但是执行器在输入达到一定的限度之后,对系统的输入信号就不再产生响应,这就是执行器的饱和特性。饱和特性是强非线性的一种,传统的控制器的设计对强非线性的处理效果一般都不理想。另外,由于控制器的元器件会随着时间而逐渐老化,加上外部扰动和环境因素等诸多因素的影响,控制器会出现参数轻微改变的现象,这会在一定程度上使控制器的性能下降。由于上述的外部扰动、内部不确定性、执行器饱和以及控制器参数波动等情况经常会出现在控制系统中,因此,我们对于耗散系统的执行器饱和控制的研究有很强的理论意义和应用价值。本文主要目的是,针对一类含有时滞模糊的耗散系统,设计一个执行器饱和控制器,使其可以在一个较大的时滞下保持稳定,并且能在控制器的作用下,有效处理执行器饱和引起的非线性因素,保证控制器的控制精度。对于本文,我们采用由浅入深、逐层深入的研究方法,具体如下:(1)研究了一类简单的时滞系统的稳定性判据,并设计了含记忆功能的控制器。在电力、化工、网络通信等工业过程系统中,时滞是系统的各个环节都普遍存在的现象,且有时候会影响系统的稳定性,甚至在某些情况下会使系统性能恶化。因此,在设计控制器的时候最好能考虑时滞现象的影响。在对耗散系统进行研究分析时,时滞是不得不考虑的因素,所以本文先研究了一类时滞系统的稳定性判据,通过积分不等式的方法研究系统的开环稳定性,并设计了一个含有时滞的控制器,改善系统的闭环性能。(2)研究了一类模糊系统,通过对模糊系统结合时滞进行建模,然后通过新的积分不等式,引入松弛变量(自由权),再借助一类新的积分不等式,并完成对系统稳定性的判定。在设计控制器时,由于控制器也含有时滞,考虑到控制器的普适性,本文设计了一个可以在多种情况下通用的模糊控制器。(3)讨论了H∞常时滞控制系统的稳定性。由于H∞和无源系统是耗散系统的两大重要研究方向,所以在本文研究耗散系统的控制器设计之前,先尝试对H∞控制系统进行控制器设计。在考虑到系统内部含有时滞的同时,本章也考虑到设计的控制器会对系统的能量供给函数产生一定的影响。为了便于计算,本章对一类含有常时滞的系统进行控制器设计。(4)研究了时滞模糊耗散控制系统。本章借助一系列数学方法,研究出了一类耗散系统的稳定性定理。考虑到饱和现象是一种强非线性,所以设计了饱和控制器。每章的结尾部分都有相应的仿真或者试验数据,用以检测该章方法的可行性。
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