离散时间时滞随机系统滚动时域控制研究

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本文研究了一类具有时滞的离散时间随机系统的滚动时域控制(receding horizon control,RHC)问题.分别针对具有状态时滞的随机系统、具有状态时滞的广义随机系统和具有输入时滞的广义随机系统用RHC方法对其镇定问题进行了深入的研究.主要贡献如下:一、构造了一个条件期望形式的性能指标,通过设计终端加权矩阵使性能指标单调递减,得到了具有状态时滞的随机系统可镇定的充分条件.二、运用极值原理和线性二次优化(linear quadratic regulation,LQR)的方法,在求解一个有限时域最优控制问题的过程中,建立了伴随状态与状态之间的关系,通过求解一组耦合的具有时滞的正倒向随机差分方程,得到了系统可镇定的显式RHC镇定控制器.三、在满足正则性和无脉冲的前提下,通过求解一个有限时域的最优控制问题,给出了时滞广义随机系统最优控制问题存在唯一解的充要条件.具体的研究内容按照章节顺序包括如下几个方面:1.研究了离散时间具有状态时滞的随机系统的RHC镇定问题.通过构造一个条件期望形式的性能指标,得到系统可镇定的充分条件为性能指标中的终端加权矩阵满足给定的矩阵不等式,并且该矩阵不等式可以转化为线性矩阵不等式进行求解.在满足可镇定的条件下,利用极值原理和LQR方法,求出显式的RHC镇定控制器.2.研究了离散时间具有状态时滞的广义随机系统的RHC镇定问题.相比于前面的研究,具有多状态时滞和乘性噪声的广义随机系统的RHC镇定问题更加复杂.在满足正则性和无脉冲的条件下,由极值原理建立协态和状态之间的关系并推导出最优控制问题存在唯一解的充要条件是本章的重点和难点,得到的RHC镇定控制器是当前状态和历史状态的线性函数.3.研究了离散时间具有输入时滞的广义随机系统的RHC镇定问题.与上述研究的区别在于本章考虑的是输入时滞,由极值原理得到的协态是当前状态和历史输入的线性函数,因此构造的性能指标与前面有所不同,该性能指标不仅含有一个关于状态的终端加权矩阵,而且还有一个关于历史输入的终端加权矩阵.在满足正则性、无脉冲以及可镇定的条件下,所得的RHC镇定控制器是当前状态和历史输入的线性函数.
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