不确定时滞系统的保性能H_∞鲁棒控制

论文摘要

不确定性和时间滞后经常是系统性能退化和系统不稳定的主要原因.因此,如何设计适当的控制器使得不确定时滞系统稳定且满足一定的性能指标,具有重要的理论意义和实际工程意义,也是当前控制理论研究的热点.本文基于Lyapunov稳定性理论,利用线性矩阵不等式（LMI）和粒子群算法（PSO）,采用自由权矩阵方法,研究了不确定性为线性分式形式的时滞系统的保性能H∞鲁棒控制.主要内容如下:1.对于状态和输入都含时滞的不确定时滞系统,得到了系统稳定的充要条件,设计了保性能H∞鲁棒控制器,并讨论了二次性能指标和H∞性能指标的关系.2.通过构造特殊的Lyapunov函数,使用积分不等式,研究了不确定时变时滞系统的鲁棒非脆弱H∞控制及保性能H∞鲁棒非脆弱控制,并结合LMI和PSO算法,得到了自由参数的选取方法.所得结论不需要时滞函数的导数信息,对于快时滞系统也适用.3.当系统中传感器或执行器出现故障时,推导出了保性能H∞鲁棒容错控制律存在的充分条件并设计了保性能H∞鲁棒容错控制器,使得闭环系统稳定且同时满足一定的二次性能指标和一定的H干扰抑制水平.4.基于Takagi-Sugeno（T-S）模糊模型,采用新型Lyapunov函数和引入大量的自由权矩阵,分别研究了不确定变时滞非线性系统的H∞鲁棒控制、保性能控制及保性能H∞鲁棒控制.并以拖车模型为例进行了仿真验证.

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 不确定时滞系统的概述
• 1.2 不确定时滞系统的研究方法与研究现状
• 1.3 保性能控制概述
• ∞鲁棒控制概述'>1.4 H_∞鲁棒控制概述
• ∞制与模糊控制结合的研究现状与存在的问题'>1.5 H_∞制与模糊控制结合的研究现状与存在的问题
• 1.6 本文的研究内容及意义
• 1.6.1 选题意义
• 1.6.2 本文主要内容及结构安排
• 第2章 理论基础
• 2.1 不确定性描述及符号说明
• 2.1.1 不确定性描述
• 2.1.2 符号说明
• 2.2 线性矩阵不等式
• 2.2.1 线性矩阵不等式（LMI）的概念
• 2.2.2 标准的LMI问题
• 2.3 Lyapunov稳定性
• 2.3.1 稳定性的概念
• 2.3.2 Lyapunov意义下的稳定性
• 2.3.3 Lyapunov稳定性定理
• 2.4 粒子群算法简介
• 2.5 几个重要引理
• 2.6 本章小结
• ∞鲁棒控制'>第3章 一类不确定系统的保性能H_∞鲁棒控制
• 3.1 系统描述
• 3.2 系统稳定性分析
• ∞鲁棒控制器设计'>3.3 常时滞系统的保性能H_∞鲁棒控制器设计
• 3.4 仿真示例
• 3.5 本章小结
• ∞鲁棒非脆弱控制'>第4章 不确定变时滞系统保性能H_∞鲁棒非脆弱控制
• ∞鲁棒控制'>4.1 不确定变时滞系统鲁棒非脆弱H_∞鲁棒控制
• 4.1.1 问题描述
• 4.1.2 主要结论及证明
• 4.1.3 基于PSO算法的自由参数的确定
• 4.1.4 仿真示例
• ∞鲁棒非脆弱控制'>4.2 不确定变时滞系统保性能H_∞鲁棒非脆弱控制
• ∞鲁棒非脆弱控制律存在的充分条件'>4.2.1 保性能H_∞鲁棒非脆弱控制律存在的充分条件
• ∞鲁棒非脆弱控制的设计'>4.2.2 保性能H_∞鲁棒非脆弱控制的设计
• 4.3 本章小结
• ∞鲁棒容错控制'>第5章 不确定时滞系统保性能H_∞鲁棒容错控制
• 5.1 不确定时变时滞故障系统的描述
• ∞鲁棒容错控制'>5.2 执行器故障下的保性能H_∞鲁棒容错控制
• ∞鲁棒容错控制律存在的条件'>5.2.1 保性能H_∞鲁棒容错控制律存在的条件
• ∞鲁棒容错控制器的设计'>5.2.2 保性能H_∞鲁棒容错控制器的设计
• ∞鲁棒容错控制'>5.3 传感器故障下的保性能H_∞鲁棒容错控制
• ∞鲁棒容错控制律存在的条件'>5.3.1 保性能H_∞鲁棒容错控制律存在的条件
• ∞鲁棒容错控制器的设计'>5.3.2 保性能H_∞鲁棒容错控制器的设计
• 5.4 仿真示例
• 5.5 本章小结
• ∞鲁棒控制'>第6章 不确定模糊系统的时滞依赖保性能H_∞鲁棒控制
• ∞控制'>6.1 不确定模糊系统的时滞依赖鲁棒H_∞控制
• 6.1.1 问题描述
• ∞鲁棒模糊控制器的设计'>6.1.2 H_∞鲁棒模糊控制器的设计
• 6.1.3 仿真示例
• 6.2 不确定时滞T-S模糊系统的保性能控制
• 6.2.1 问题描述
• 6.2.2 主要结论及证明
• 6.2.3 仿真示例
• ∞鲁棒控制'>6.3 模糊系统的保性能H_∞鲁棒控制
• ∞鲁棒控制律的概念'>6.3.1 模糊系统的保性能H_∞鲁棒控制律的概念
• ∞鲁棒模糊控制器的设计'>6.3.2 模糊系统的保性能H_∞鲁棒模糊控制器的设计
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢