时滞采样控制系统的鲁棒稳定性研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoujianqin
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随着计算机技术的发展和半导体价格的下降,数字系统已广泛应用到国防建设、科学研究以及民众生活等各个领域,因此,对作为计算机控制基础的采样控制系统的性能提出了更高要求。与此同时,在实际工程中时滞现象总是存在的,而时滞的存在不仅会影响控制系统的性能,而且会使得控制系统变得不再稳定。由此可见,对分析具有时滞的采样控制系统的鲁棒稳定性及时滞采样系统的鲁棒控制问题成为一个理论上有研究性、工程上有实际意义的研究课题。针对时滞采样控制系统的鲁棒稳定性问题,本文在频域方面先研究了应用等价H∞结构描述法分析问题所具有保守性原因,提出利用频率响应法对时滞采样控制系统的鲁棒稳定性进行了分析研究,而在时域方面利用了 Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)处理技巧针对时滞采样系统的鲁棒控制问题进行了研究。本文主要内容如下:1.针对输入时滞采样控制系统的鲁棒稳定性问题,对等价H∞结构描述进行了分析研究。首先证明了已有文献应用提升技术对采样控制系统进行鲁棒稳定性分析时是存在保守性的,并分析产生保守性的根本原因。接着,将采样系统中连续不确定时滞部分用离散不确定时滞等价替代,这样就将原系统的鲁棒稳定性分析问题变为分析传统的离散控制系统的鲁棒稳定性问题,应用这一改进的方法降低了分析结果的保守性。2.应用等价H∞对时滞采样控制系统的鲁棒稳定性分析时是具有保守性,接着提出一种比较简单且直观的分析方法——频域响应法。首先将具有输入时滞的采样控制系统分为时滞相关与无关两个相连部分,再从采样系统的频率响应特性出发,推导出时滞采样控制系统分析问题的计算公式。这一方法能够准确的给出保证采样控制系统稳定的不确定时滞的范围,并且所得结果没有保守性,这一方法对于一般的时滞系统也是适用的。3.针对具有输入时滞的结构不确定的采样系统,将其连续对象离散化得到对象的近似离散化模型,利用Lyapunov函数的构造方法并结合LMI的处理技巧给出保证时滞离散系统鲁棒稳定性条件,接着将控制器增益进行参数化,获得了时滞采样系统的一个通过求解LMI的控制器设计方法。应用该方法求解的控制器不仅保证采样系统的鲁棒稳定性,并且对系统矩阵结构扰动具有较好的鲁棒性。4.同样针对输入时滞采样系统的控制器设计问题,将时滞本身看作是与采样周期具有整数倍关系,利用输入延迟法将具有输入时滞的采样系统变换为具有状态时滞的连续时间上的数学模型。根据Lyapunov-Krasovskii函数法的构造,结合LMI的处理技巧,给出了时滞采样系统鲁棒稳定的条件及控制器的设计方法。
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