不确定连续时滞系统的鲁棒控制

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时滞系统广泛存在于客观世界中,时滞的存在极大地破坏了系统的稳定性和其它控制性能,随着控制系统复杂性和控制要求的不断提高,对时滞系统进行专门的研究成为历史性难题。系统中不确定性的引入,更为准确地描述了模型和实际对象之间的不一致性,更为真实地反映了系统参数变动和干扰的存在性。因此,研究不确定时滞系统鲁棒控制具有十分重要的理论意义和实际应用价值。 本论文针对不同的不确定连续时滞系统模型,研究了鲁棒稳定性分析与综合问题。根据控制器设计与时滞的关系,分为时滞独立鲁棒控制和时滞相关鲁棒控制,同时具指定衰减度的保成本H_∞控制问题,对中立型时滞系统作了深入的研究和探讨。具体内容如下: 针对几类时滞系统,研究了时滞独立鲁棒稳定性及二次镇定问题进行了深入的研究。主要结果有:1)基于Lyapunov方程方法,分析了开环多时滞系统的鲁棒渐近稳定和指数稳定问题,并进一步利用Riccati方程方法讨论了该系统的鲁棒镇定问题;2)提出了不确定时滞系统二次H_∞镇定的增广Riccati方程方法,克服了求解一般性Riccati方程需要盲目试凑的缺陷;3)讨论了一般性的不确定多时滞系统鲁棒H_∞控制问题,获得了系统满足H_∞性能下的线性矩阵不等式(LMI)条件。以上这些结果推广和改进了已有文献的一些工作。 针对具有非线性扰动的不确定时滞系统,研究了时滞相关的鲁棒稳定性分析和综合问题。基于Lyapunov-Krasovskii泛函方法,分析了开环系统时滞依赖的渐进稳定性和指数稳定性问题,然后利用状态反馈研究了二次镇定问题,进一步针对状态不完全可测的情形,利用静态输出反馈研究了该系统的时滞依赖鲁棒控制问题,并采用观测器及其状态反馈讨论了时滞依赖H_∞控制问题,所有结果均是以LMI的形式给出的。所获得的LMI条件依赖于时滞大小,保守性较小,而且给出了新的指数稳定条件。 针对不确定时滞系统同时满足多性能指标的要求,研究了α稳定保成本H_∞控制问题。在给出系统α稳定性定义及具α稳定保成本H_∞控制定义的基 燕山大学工学硕士学位论文础上,通过状态变换和对扰动滤波,首先利用状态反馈控制,给出了一种新的满足给定定义的LMI条件,然后采用观测器状态反馈方法,进一步获得了不确定时滞系统具a稳定保成本H。控制的充分条件,并通过实例和仿真验证方法的有效性。 针对不确定中立型时滞系统,通过构造一种特殊LsaPunov-I{rasovskii泛函,并利用恒等变换给出了一种新的判断系统鲁棒稳定性的LMI判据,该判据解除了已有文献对滞后矩阵的限制,因此保守性较小。另一方面采用第四章多性能指标综合方法,研究了不确定中立型时滞系统分别基于状态反馈和动态输出反馈问题,均获得了具多性能指标综合的 LMIS条件,并给出了动态输出反馈控制器参数基于可解性Lll的公式化计算方法。
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