时滞系统的控制方法研究

论文摘要

时滞系统的控制是控制理论应用的一个重要领域,为了提高常规时滞控制系统的鲁棒性能,本文将智能控制和滑模变结构控制引入到时滞系统的控制中。论文首先分析了滞后环节对系统性能的影响,讨论了几种常规控制方法,解析说明了常规的控制方法鲁棒性能较差。Smith控制是基于模型的补偿控制,但其对参数变化较为敏感。模糊控制无需对象精确数学模型,但是直接应用于大滞后系统较为困难。因此本文将模糊控制与Smith控制相结合,提出了一种新的针对大纯滞后系统的模糊Smith串级复合控制算法。滑模变结构控制对系统参数和外部扰动的不确定性具有较强的鲁棒性,为了充分利用变结构控制这一突出优点,论文分别研究了状态存在滞后的不确定性系统的全滑模控制和控制存在滞后的不确定性系统的最优滑模控制,并对其在化工反应过程中的应用进行了研究。仿真研究均说明了所设计的模糊Smith串级复合控制算法和滑模变结构控制算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 纯滞后及其相关定义
• 1.1.1 纯滞后的产生
• 1.1.2 纯滞后的相关定义
• 1.1.3 具有纯滞后对象的传递函数
• 1.2 纯滞后对系统动态的影响
• 1.3 时滞系统控制方法的研究现状
• 1.4 本文各章的主要工作
• 第二章 时滞系统的常规控制方法
• 2.1 微分先行控制算法
• 2.1.1 微分对系统动态的影响
• 2.1.2 微分先行控制方案
• 2.2 Smith 预估补偿控制
• 2.2.1 基本思想
• 2.2.2 Smith 预估控制器的组成
• 2.2.3 性能分析
• 2.3 采样控制
• 2.3.1 基本思想
• 2.3.2 性能分析
• 2.4 大林（Dahlin）算法
• 2.4.1 基本思想
• 2.4.2 Dahlin 算法的性能分析
• 2.5 小结
• 第三章 时滞系统的模糊 Smith 串级复合控制
• 3.1 引言
• 3.2 模糊控制器的设计
• 3.2.1 模糊控制的基本原理
• 3.2.2 模糊控制器的设计步骤
• 3.3 模糊 Smith 串级复合控制系统
• 3.3.1 Smith 预估器的设计
• 3.3.2 模糊控制器的设计
• 3.4 仿真分析
• 3.5 小结
• 第四章 时滞系统的滑模变结构控制
• 4.1 滑模变结构控制概述
• 4.1.1 滑模变结构控制的基本概念
• 4.1.2 滑模变结构控制的主要特征
• 4.1.3 滑模变结构控制的抖振问题
• 4.2 时滞系统鲁棒稳定性分析
• 4.2.1 基于变结构控制的时滞系统的稳定性分析
• 4.3 含控制时滞不确定性系统的最优滑模控制
• 4.3.1 系统描述及无时滞线性变换
• 4.3.2 最优滑模变结构控制器的设计
• 4.3.3 数值仿真
• 4.4 含状态时滞不确定性系统的全滑模控制
• 4.4.1 系统描述
• 4.4.2 全滑模控制器的设计
• 4.4.3 数值仿真
• 4.5 在化工反应过程中的应用研究
• 4.6 小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录 符号索引
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录