不确定广义系统的正实性和耗散性分析与控制

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广义系统是一类比正常系统更具一般形式的动力系统,广义系统理论是20世纪70年代才开始形成并逐渐发展起来的现代控制理论的一个独立分支.人们对广义系统的研究倾注了极大的热情,获得了极为丰富的研究成果.在实际系统中,由于各种不可避免的因素,都将出现一些不确定参数,因此对不确定广义系统的研究具有更好的研究价值.  正实性是控制系统的一种重要性能,它在电路、网络及系统稳定等方面有重要作用.而耗散性理论的实质内容就是系统内部能量的损耗总是小于外部能量的供给率,H∞控制和无源控制都是耗散性控制的特例.H∞控制是一种干扰抑制的思想,在保证系统稳定的前提下,使得干扰对系统输出的影响抑制到所要求的最小程度.当供给率为输入输出的乘积时,就成为状态无源问题,无源性理论在许多工程问题中,如电路系统和热动力系统等,都得到了广泛的应用.  本文主要讨论独立摄动参数不确定广义系统的鲁棒正实性设计,及不确定离散系统的严格正实分析和设计,同时也讨论了广义系统的鲁棒耗散性和正实性之间的关系.主要内容如下:  (1)介绍了本文研究工作的背景.首先概括了广义系统的结构特征及应用背景,然后介绍了广义系统控制理论的发展以及国内外学者研究广义系统的状况.接着讨论了耗散性、无源性理论的产生、研究目的和意义,同时介绍了正常系统和广义系统有关耗散性、无源性的发展概况.正实性理论的产生、研究的目的、意义及发展概况.然后简要说明了鲁棒控制的研究现状及线性矩阵不等式在控制问题中的应用.最后简要指出本文的主要框架及主要工作.  (2)主要介绍了耗散性理论的基础知识,广义系统耗散性,正实性的相关知识及常用的数学工具,着重介绍了在解决控制问题中经常被用到的和本文所用到的相关定义,本文的大部分工作都是建立在这些定义基础上进行讨论的.  (3)考虑一类参数独立摄动不确定广义系统的鲁棒正实控制问题,以广义系统正实引理为理论基础,以线性矩阵不等式为主要工具,设计输出反馈律实现系统的鲁棒稳定和正实性,给出控制器的存在条件和输出反馈正实控制问题的解法.  (4)研究一类非负不确定离散广义系统的严格正实控制问题,其中非负不确定性可视为反馈增益的推广,具有广泛的工程背景.讨论系统鲁棒稳定且严格正实的条件,给出确保闭环广义系统鲁棒稳定且严格正实的状态反馈控制器.  (5)主要研究广义系统的耗散性问题,首先引进广义系统状态空间描述,广义系统的正实引理及所需的预备知识,把广义系统的耗散性和正实性相结合,给出广义系统严格耗散的充分必要条件以及控制器的设计方法,最后的数值算例说明了主要定理的有效性.  (6)对本文的工作做了总结.同时,对进一步的研究工作做了展望.
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