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在控制系统中,饱和因素的加入会对系统的性能产生严重影响,甚至会导致系统不稳定.因此对饱和控制系统的稳定性研究是必要的,并具有重要的实际意义.本文主要通过对平衡点、周期解和极限环的讨论,得到状态饱和系统全局渐近稳定的充分条件.主要内容分两部分,其一是对立方体区域限制下状态饱和系统的稳定性研究;其二是对球域限制下状态饱和系统的稳定性研究.
1.研究立方体区域限制下状态饱和连续控制系统的稳定性.通过对系统平衡点的存在性的讨论,证明在立方体区域边界上都不存在平衡点的条件,以保证原点是唯一平衡点;再利用Poincare-Bendixson性质与第二加性复合矩阵证明了系统周期轨道都是轨道渐近稳定的.进而给出了三维状态饱和连续控制系统全局渐近稳定的充分条件.
2.研究圆或球域限制下状态饱和连续控制系统的稳定性.对于平面系统,在限制区域为单位圆时,通过极坐标变换,利用平衡点性质得到平面系统存在唯一平衡点的充分条件;利用Bendixson-Dulac判别法,得到系统不存在极限环的条件,从而获得了平面系统全局渐近稳定的充分条件;对于三维系统,借鉴立方体区域限制下的稳定性研究方法,通过对平衡点的唯一性条件及周期解的渐近稳定性的讨论,获得了三维系统全局渐近稳定的充分条件.