论文摘要
在实际应用中,我们对非线性系统进行控制器设计的时候,往往仅知道被控对象的部分动态信息,无法获得被控对象的精确模型,所建立的模型要反映实际的被控对象,就必然存在未知项和不确定项。自上世纪50年代以来,不确定非线性系统的控制引起了众多学者的关注。如果在控制器设计阶段没有恰当地处理这些不确定项,可能会使得被控系统的性能明显地恶化,甚至造成整个闭环系统不稳定。控制器必须能够处理这些未知项或不确定项,因而对未知项的估计和受到不确定干扰时保持系统的鲁棒性是设计一个成功的控制器的关键。自适应控制和鲁棒控制器是能够处理这些未知项或不确定项,以获得期望的暂态性能和稳态跟踪精度的有效方法。针对未知项和（或）不确定项在系统中出现的形式不同,本论文主要研究了时滞非线性系统的鲁棒控制、输入仿射非线性系统基于浸入和不变的控制及应用。主要研究内容包括如下几部分：（1）研究了Lurie时滞广义系统的H∞控制问题,得到了系统稳定和H∞状态反馈控制律存在的时滞相关充分条件,它能保证相应的闭环系统正则、无脉冲、全局一致渐近稳定且具有给定H∞性能；以非凸约束下的线性矩阵不等式（LMIs）的可行解给出了状态反馈H∞控制律设计方法。所提方法可容易推广至不确定性系统、多时滞及时变时滞系统等情形。最后,仿真算例表明了所提方法的有效性。（2）针对一类区间时变时滞T-S模糊系统,研究了时滞相关渐近稳定性以及控制器设计问题。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式（LMIs）工具,并结合自由权矩阵方法,设计一个包含时滞区间均值在内的新Lyapunov-Krasovskii泛函,给出了改进的时滞T-S模糊系统渐近稳定的时滞相关准则。同时,根据并行分布补偿算法,给出了带有记忆的状态反馈模糊控制器的设计方法。最后,仿真算例表明了该方法的有效性。（3）针对一类非线性系统,研究了浸入和不变控制问题。通过选择目标系统,在不需要选择Lyapunov函数的前提下对所研究的非线性系统设计了一种新颖的控制器。设计的控制器能够保证闭环系统的所有轨迹渐近收敛到平衡点。实例仿真表明了该方法的有效性。（4）针对非线性下三角系统,基于动态比例和滤波器,设计了一种新的非确定等价自适应控制器。与文献已有结果相比,所给出方法无需满足确定等价性原理,并且允许对参数估计误差事先指定动态行为。设计的控制器保证了闭环系统的所有信号全局有界且保证输出跟踪误差收敛到零。最后,给出两个对比仿真例子,验证了该方法的有效性和优越性。（5）针对一类具有不可控不稳定线性化的高阶下三角非线性系统,设计参数的非确定等价估计器,结合修正的自适应增加幂积分方法,得到了一类新颖光滑反馈自适应控制器。设计的控制器保证了闭环系统的所有信号全局有界且保证了实用输出跟踪。最后,给出数值仿真例子,验证了该方法的有效性。（6）针对带有TCSC装置的单机电力系统,基于自适应浸入和不变思想,设计了一种新的自适应浸入和不变控制器。与已有结果相比,所给出的方法并不需要满足确定性原理,也不需要线性参数化,并且允许对参数估计误差事先制定动态性能。通过选择合适的目标动态和隐式流形,设计的自适应状态反馈控制器保证了闭环系统的所有信号有界。仿真验证了该方法的有效性。
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标签：非线性系统论文; 控制论文; 线性矩阵不等式论文; 模型论文; 区间时变时滞论文; 泛函论文; 非确定等价论文; 自适应控制论文; 浸入和不变论文; 晶闸管控制串联电容器补偿论文;