非线性级联系统的鲁棒不变切换控制

论文摘要

非线性级联系统是由两个子系统以级联结构的形式而形成的一类非线性系统,其控制只进入其中一个子系统,另一个子系统状态的改变是通过被看成控制或者外部干扰的二者之间的关联来实现的。由于很多具有降相对阶的非线性系统可以转化为非线性级联系统,其特性得到了广泛研究。非线性级联系统的不变控制在理论上的研究正在为控制理论与工程应用提供理论和方法上的借鉴与支持。然而,实际系统中由于建模误差、测量误差和近似线性化等因素从而使系统不可避免的含有未知参数和干扰,因此研究非线性级联系统的鲁棒不变控制具有重要的理论意义和实际价值。 另一方面,非线性级联系统的一个隐藏的危险是复杂的峰值现象,会由于反馈增益很小的变化而导致剧增的不稳定性,采用控制器切换技术可以克服这种障碍,使系统在保持原有的性能下稳定良好的运行。 本文研究基于切换的非线性级联系统的鲁棒不变控制问题。全文内容概括如下: 首先,介绍了级联系统、不变控制、切换控制、无源等相关的预备知识。 其次,研究了一类具有结构不确定性的非线性级联系统的鲁棒不变切换控制问题,利用无源性方法和切换技术将线性子系统转化为鲁棒严格无源系统,实现了任意切换下子系统的渐近稳定,进而在设计不变域、不变函数的基础上实现了整个系统的不变控制。最后在零动态稳定的假设下,实现了整个系统的半全局渐近稳定。 然后,在前面研究的基础上,将问题扩展到多输入情形。用同样的方法解决了一类具有结构不确定性的多输入非线性级联系统的鲁棒不变切换控制问题。利用无源性方法、切换控制和不变控制的方法实现系统的鲁棒不变切换控制。最后在零动态稳定的假设下,实现了整个系统的半全局渐近稳定。 最后对本文的工作进行了系统的总结,提出所研究问题的不足之处,并进行未来研究工作的展望。

论文目录

• 独创性声明
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 非线性级联系统简介
• 1.2 不变控制相关理论
• 1.3 切换控制的研究情况
• 1.4 无源性介绍
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 单输入非线性级联系统的鲁棒不变切换控制
• 2.1 引言
• 2.2 问题的描述
• 2.3 单输入不确定线性子系统的切换控制
• 2.4 不确定非线性级联系统的鲁棒不变控制
• 2.5 仿真实例
• 2.6 结论
• 第三章 多输入非线性级联系统的鲁棒不变切换控制
• 3.1 引言
• 3.2 问题的描述
• 3.3 多输入不确定线性子系统的切换控制
• 3.4 不确定非线性级联系统的鲁棒不变控制
• 3.5 仿真实例
• 3.6 结论
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢