基于饱和方法的非线性系统镇定设计

论文摘要

工程实践常常产生执行器饱和的现象,饱和控制的研究因而由来已久,近来更是成为非线性控制理论研究的热点方向。以此为背景,论文完成了如下工作：1.将饱和的运用发展为非线性系统镇定设计的一种方法。如果已证得闭环系统不存在有限逃逸时间,则能从鲁棒稳定子系统或迭代分析中获得有限时间后的有界信息,并用来处理非线性项。这种方法不依赖复杂的李雅普诺夫函数,在某些情况下可以避免强增长条件和复杂小增益分析,而且,能用几乎统一的方式构造简单饱和控制律。2.将建立的饱和方法用于高度非线性的直升机系统,给出一种新的镇定控制律。系统模型首先被转换成其等价形式,然后给出一个重要子系统的控制律。该控制律由线性项和饱和项组成,且饱和度得到尽可能大的配置。与已存在的所有状态都受到饱和限制的饱和策略相比,该控制设计表现出较快的收敛性。3.运用饱和技巧改进非线性系统中的反推设计技巧。针对上层子系统具有前馈结构且包含高次项的互联系统,首先用小控制来镇定上层子系统,然后进行简单的反推设计。处理上层子系统时,采用小控制抑制高次项,而不是构造复杂的李雅普诺夫函数。这与现有的依赖李雅普诺夫函数的方法形成鲜明对比。作为应用,给出了一些经典机械系统的全局镇定设计,包括惯性轮倒立摆,水平弹簧振子,小车单摆系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 饱和控制方法的发展及应用
• 1.2 复杂互联系统镇定研究现状
• 1.3 论文主要内容
• 第二章 用有限时间内的有界信息镇定复杂互联系统
• 2.1 引言
• 2.2 预备知识
• 2.3 镇定设计与稳定性分析
• 2.3.1 交错系统
• 2.3.2 从驱动系统
• 2.3.3 从驱动系统的一个变化形式
• 2.3.4 一类前馈系统
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于部分饱和的垂直起降直升机镇定设计
• 3.1 问题的提出
• 3.2 全饱和设计的缺陷
• 3.3 部分饱和控制
• 3.4 垂直起降直升机的镇定
• 3.5 仿真
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于饱和方法的新反推技巧及应用
• 4.1 引言
• 4.2 具有启发性的例子
• 4.3 新反推技巧
• 4.3.1 主要结果
• 4.3.2 关于重要假设的讨论
• 4.4 在机械系统中的应用
• 4.4.1 惯性轮倒立摆
• 4.4.2 水平弹簧振子
• 4.4.3 小车单摆系统
• 4.5 仿真
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果