热工非线性系统状态重构的方法及其若干理论问题

论文摘要

随着电网容量的不断增大,对自动控制的要求也不断提高。实际应用中,由于不易直接测量或者测量设备在经济性和使用性上的限制,使得很多情况下状态反馈的物理实现难以进行。然而状态反馈在性能上是不可替代的,那么为了解决这个问题,人们便开始通过状态重构来代替系统的真实状态从而实现所要求的状态反馈。状态重构问题正是这种背景下提出的,状态观测器设计即状态重构问题是既具有理论意义又具有应用价值。普通的观测器还不能满足自动控制的需要,因为现实世界是非线性的,热工控制领域的受控对象更是具有大惯性,大迟滞等动态特性。因此,简单的PID控制已经远远不能满足生产实践的需要。基于增量式函数观测器的状态反馈经过大量实践证明是可行有效的。而在工程中实际应用的观测器通常是代数等价观测器,它是由线性系统状态的不唯一性引出的一个重要概念。本文在增量式函数观测器的基础上,结合高阶惯性环节代数等价观测器工程应用的实际,通过数学分析给出不同传递函数中转换矩阵的简捷计算方法,并最终给出了相应的转换矩阵的一般表现形式,经过验证后保证了所求转换矩阵的准确性,进而为揭示代数等价观测器之间的内在关系提供了一个有效途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 自动控制理论的发展
• 1.3 状态观测器的引进及其存在的问题
• 1.4 控制理论的研究现状
• 1.4.1 增量式函数观测器的提出
• 1.4.2 代数等价观测器的提出
• 1.5 本论文的主要工作
• 第二章 观测器的定义、分类及其各自的理论分析
• 2.1 引言
• 2.2 状态观测器的定义
• 2.3 全维状态观测器
• 2.3.1 多输出n维连续时间线性时不变被观测系统
• 2.3.2 单输出n维连续时间线性时不变被观测系统
• 2.4 降维状态观测器
• 2.4.1 多输出连续时间线性时不变被观测系统
• 2.4.2 单输出连续时间线性时不变被观测系统
• 2.5 小结
• 第三章 增量式函数观测器的概念的提出
• 3.1 引言
• 3.2 问题描述
• 3.3 增量式函数观测器的数学定义
• 3.4 增量式观测器的数学分析与推论
• 3.5 增量式函数观测器成立的充要条件
• 3.6 增量式观测器应用效果及相关概念的工程物理意义
• 3.6.1 增量式观测器应用案例
• 3.6.2 相关概念的工程物理意义
• 3.7 小结
• 第四章 浅析Sylvester（西尔维斯特）矩阵方程问题
• 4.1 引言
• 4.2 关于Sylvester矩阵方程问题的引出
• 4.3 小结
• 第五章 对代数等价观测器的分析
• 5.1 引言
• 1之间转换矩阵的求取方法'>5.2 J与J₁之间转换矩阵的求取方法
• 5.3 高阶等容惯性环节中转换矩阵的形式
• 5.4 高阶不等容惯性环节中转换矩阵的形式
• 5.5 代数等价观测器的工程应用
• 5.6 小结
• 第六章结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 未来工作与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目与发表的学术论文