时滞离散非线性系统的滑模控制研究

论文摘要

时滞非线性系统普遍存在于自然科学和社会科学的各个领域,而且,随着科学技术的高速发展,离散控制系统的分析与设计已经成为控制理论的一个重要组成部分。因此研究时滞离散非线性系统具有重要的理论意义与实际意义。本文首先介绍了国内外关于离散系统、时滞系统、滑模变结构控制研究的历史概况与研究现状。然后,分别研究了两类时滞离散非线性系统的滑模控制问题,提出了避免控制切换抖振产生的滑模跟踪控制策略与积分滑模控制策略,并对系统进行了稳定性分析。全文主要研究内容如下:首先研究了已知干扰结构的离散非线性系统的滑模控制方法。保留了滑模控制中滑动流形的优越性,按期望的动态品质设计了滑模面;基于内模原理,设计了滑模跟踪控制策略,使系统的运动跟踪理想的滑模运动,从而避免了切换抖振的产生,通过对非理想滑模运动的稳定性分析,实现了原系统对理想滑模运动的渐近跟踪,从而得到了原系统运动状态渐近稳定的结论,仿真算例说明了设计方法的可行性。其次,将该方法应用于常状态时滞离散非线性系统,通过引入增广系统的概念,将常状态时滞系统控制律的设计转化为无时滞系统控制律设计,得到了原时滞系统运动渐近稳定的结果。再次,讨论了带变状态时滞与常控制时滞的离散非线性系统,通过设计渐近稳定的时滞滑动流形,实现了时滞系统的渐近稳定性。另外,对时滞采样非线性系统,给出了该系统的积分滑模控制方法。针对这一类特殊的离散非线性系统,通过变量代换方法,转化为无时滞系统,设计了积分滑模控制律,从而保证系统的运动状态进入以采样周期T的平方为度量的O(T2)邻域内,得到了比度量O(T)更小的滑动模态带。这就为工程技术人员提供了处理时滞系统问题的一种方法,特别是对时滞部分不满足匹配条件的问题的处理更是一种有益的方法。最后,总结了论文的主要工作,并对以后的研究方向进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 离散系统概述
• 1.2 时滞系统概述
• 1.3 滑模变结构控制理论概述
• 1.3.1 抖振问题
• 1.3.2 滑模控制与其他方法的结合
• 1.3.3 滑模控制的应用
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 已知干扰结构的离散非线性系统的滑模跟踪控制
• 2.1 离散非线性系统的滑模跟踪控制
• 2.1.1 内模原理
• 2.1.2 问题描述
• 2.1.3 参考输入模型的确定
• 2.1.4 非理想准滑模运动分析
• 2.1.5 滑模跟踪控制的实现
• 2.1.6 仿真例子
• 2.1.7 实例应用
• 2.1.8 结语
• 2.2 常状态时滞离散系统的滑模跟踪控制
• 2.2.1 问题描述
• 2.2.2 无时滞转化过程
• 2.2.3 滑模面选择
• 2.2.4 非理想准滑模运动分析
• 2.2.5 控制律设计
• 2.2.6 仿真例子
• 2.2.7 结语
• 2.3 带变状态时滞与常控制时滞的离散非线性系统的滑模控制
• 2.3.1 问题描述
• 2.3.2 选择切换函数
• 2.3.3 非理想准滑模运动分析
• 2.3.4 控制律设计
• 2.4 仿真例子
• 2.4.1 结语
• 2.5 本章小结
• 第3章 时滞非线性采样系统的积分滑模控制
• 3.1 带状态时滞的非线性采样系统的积分滑模控制
• 3.1.1 离散化过程
• 3.1.2 标称系统的镇定
• 3.1.3 无时滞转化过程
• 3.1.4 积分滑模面设计与控制器设计
• 3.1.5 数值仿真
• 3.1.6 结语
• 3.2 带控制时滞的非线性采样系统的积分滑模控制
• 3.2.1 离散化过程
• 3.2.2 滑模控制器设计
• 3.2.3 数值仿真
• 3.2.4 结语
• 3.3 本章小结
• 第4章 总结与展望
• 4.1 总结
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果