模型参考鲁棒控制及其应用研究

论文摘要

模型参考鲁棒控制是一种在反推自适应控制和模型参考自适应控制基础上提出来的控制方案,具有改善系统的鲁棒性和跟踪性能的潜力.本论文针对现有模型参考鲁棒控制方案存在的控制律复杂、适用范围小等缺点进行了研究.论文的主要研究成果如下:1.对单输入单输出线性时不变系统,在原有方案基础上,提出了一种改进的模型参考鲁棒控制方案,改善了系统跟踪误差的品质、控制幅度及存在外干扰和未建模动态时的鲁棒性,明确给出了跟踪误差L∞性能指标与设计参数间的关系.2.受动态面控制的启发,提出了一种新的模型参考鲁棒控制器结构,通过引入一阶低通滤波器,避免了对控制律中的某些非线性信号直接进行微分,解决了原方案以及反推自适应控制方案由于相对阶增大导致的“微分爆炸”问题.与动态面控制方案相比,本文提出的方案为输出反馈控制,仅要求被控对象的输入和输出可测量.3.提出了一种时变线性系统的模型参考鲁棒控制方案,即使对快时变被控对象仍可显著改善系统跟踪误差的过渡过程品质和控制幅度.4.当被控对象高频增益符号未知时,提出了一种切换模型参考鲁棒控制方案,通过构造监控函数来监测系统跟踪误差并实时对控制律进行切换.在监控函数的监测下,相关的控制信号经至多有限次切换后将停止切换,系统跟踪误差指数收敛于零(若被控系统相对阶为1),或收敛于一个正比于设计参数的残集中(若被控系统相对阶大于1).

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 学位论文的课题来源与意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 论文选题的意义
• 1.2 模型参考鲁棒控制的理论研究现状
• 1.3 模型参考鲁棒控制目前存在的问题与研究方向
• 1.4 本论文的主要工作
• 1.5 本论文的主要创新点
• 第二章 模型参考鲁棒控制方案的改进
• 2.1 引言
• 2.2 模型参考鲁棒控制系统描述
• 2.2.1 系统描述
• 2.2.2 控制器结构
• 2.3 控制律设计
• 2.4 数值仿真
• 2.5 本章小结
• 第三章 模型参考鲁棒控制的一种新方案
• 3.1 引言
• 3.2 系统描述
• 3.3 控制律设计
• 3.4 数值仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 时变系统的模型参考鲁棒控制
• 4.1 引言
• 4.2 系统描述
• 4.3 控制器结构
• 4.4 时变模型参考鲁棒控制方案设计
• 4.4.1 对跟踪误差方程的变换
• 4.4.2 控制律设计
• 4.5 数值仿真
• 4.6 本章小结
• 第五章 高频增益符号未知时的切换模型参考鲁棒控制
• 5.1 引言
• 5.2 被控对象相对阶等于1 时的切换模型参考鲁棒控制方案设计
• 5.2.1 监控函数和切换律的设计
• 5.2.2 相对阶等于1 时的主要结论
• 5.3 被控对象相对阶大于1 时的切换模型参考鲁棒控制方案设计
• 5.3.1 控制器结构
• 5.3.2 监控函数的构造
• 5.3.3 相对阶大于1 时的主要结论
• 5.4 数值仿真
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 作者简介