论文题目: 具有三角结构的非线性时滞系统的镇定问题
论文类型: 博士论文
论文专业: 运筹学与控制论
作者: 张宪福
导师: 程兆林
关键词: 非线性系统,时滞系统,三角结构系统,大规模系统,泛函,全局渐近稳定,状态反馈镇定,输出反馈镇定,线性矩阵不等式
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文研究了三角(下三角和上三角)结构非线性时滞系统镇定控制器的设计方法。在过去的十多年里,对于不带时滞的具有三角结构的非线性系统的状态反馈和输出反馈镇定问题的研究已经深入广泛地展开。但对于带时滞的具有三角结构的非线性系统的反馈镇定问题的研究仅是起步。熟知,对于不带时滞的具有三角结构的非线性系统,反步设计方法和前推方法是设计镇定控制器的有力工具。但是用这两种方法设计带时滞的具有三角结构的非线性系统的控制器则并非易事。此外,非线性系统的输出反馈控制研究的难点在于:1.缺乏比较系统的构造非线性状态观测器的方法,2.分离性设计原则不再适用。本文将首次给出一种有别于反步设计方法和前推方法的构造性方法,以设计带时滞的三角结构系统的镇定控制器,同时本文还给出了带时滞的三角结构系统的输出反馈控制器的非分离性设计方法。 本论文包括以下三章。 第一章回顾了时滞系统的基本理论、研究近况及未解决的问题,介绍了两种控制器的构造性设计方法:反步设计方法(backstepping)和前推方法(forwarding),这两种设计方法在三角(下三角和上三角)结构无时滞非线性系统的控制器设计中已得到广泛应用。 第二章研究了状态带有时滞的级联大规模下三角结构系统的递阶全局渐近镇定问题,构造性地给出了状态反馈和输出反馈控制器。本章构造的所有镇定控制器都是与时滞长度无关的。大规模系统是由若干个相互关联的子系统组成的一个整体系统。控制大规模复杂系统的基本方法是分散控制和动态递阶控制。总的思想是把大规模系统的控制分解为若干个独立子系统的控制,每个子系统的控制只使用子系统本身的信息或来自另外一个上层系统的信息。基于分散控制和反步设计方法,文献[1][2]给出了大规模下三角系统的状态反馈控制器。本文用到的方法与广泛应用于下三角系统设计的反步设计方法有很大的区别。对于下三角系统,早期文献[1][2][3][4][5]设计的镇定控制器的增益一般是比较高的,而过高的增益必然使系统瞬态响应的品质变坏。把本文给出的设计方法与传统的反步设计方法相比较,本文得到的控制器的增益是比较低的,设计程序更加简单有效,这主要是因为,本文的设计避开了反步设计算法中随着迭代步数增加,控制增益快速增加的反步迭代过程。 2.1节与2.2节分别研究了大规模级联非线性时滞下三角系统的动态递阶状态反馈镇定问题与输出反馈镇定问题。系统的非线性项不仅含有输出的多项式函数,而且
论文目录:
Abstract (In English)
Abstract (In Chinese)
Chapter 1 Introduction
1.1 Concepts and Theories of Time-delay Systems
1.2 Stabilization of Feedback Systems
1.3 Stabilization of Feedforward Systems
1.4 Organization of the Dissertation
1.5 Notation
Chapter 2 Stabilization of Feedback Systems with Delays in the State
2.1 Dynamical Hierarchical State Feedback Stabilization of Large-Scale Nonlinear Systems with Delayed State Interconnections
2.1.1 Problem Statement
2.1.2 State Feedback Stabilization
2.1.3 An Illustrative Example
2.1.4 Conclusion
2.2 Dynamical Hierarchical Output Feedback Stabilization of Large-Scale Non?linear Systems with Delayed State Interconnections
2.2.1 Problem Statement
2.2.2 Output Feedback Stabilization
2.2.3 Design Example
2.2.4 Conclusion
Chapter 3 Stabilization of Feedforward Systems with Delays in the Input or Output
3.1 State Feedback Stabilization of Nonlinear Systems with Delays in the Input
3.1.1 Problem Statement
3.1.2 State Feedback Stabilization
3.1.3 Examples
3.1.4 Conclusion
3.2 Output Feedback Stabilization of Nonlinear Systems with Delays in the Input
3.2.1 Problem Statement
3.2.2 Output Feedback Stabilization
3.2.3 An Illustrative Example
3.3 Output Feedback Stabilization of Nonlinear Systems with Delayed Output
3.3.1 Problem Statement
3.3.2 Output Feedback Stabilization
3.3.3 Design Example
3.3.4 Conclusion
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List of Publications
发布时间: 2005-10-17
参考文献
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