几类不确定奇异系统的鲁棒稳定性及控制设计

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sandy323199000
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奇异系统因其在工程实际中的广泛存在而受到研究者的普遍重视.对于线性定常奇异系统,己形成了比较完整的理论体系.近十余年来,对非线性奇异系统的研究也取得了一定的进展,但与线性奇异系统相比其研究还不完善.尤其是不确定性和时滞的出现使得线性和非线性奇异系统的研究更为复杂.对结构复杂的奇异系统的研究问题已经成为国内外控制界学者的研究热点。   本文针对几类不同的不确定奇异系统,分别研究了一类不确定奇异系统的鲁棒控制器设计问题、一类带非线性扰动的不确定连续时间奇异系统的广义二次稳定性问题和一类带连续时滞区间奇异系统的保成本控制问题.主要研究成果如下:   首先,论文研究一类不确定奇异系统的广义二次可稳性问题,给出此类不确定奇异系统广义二次稳定及广义二次可稳的概念,通过构造线性矩阵不等式,利用矩阵Schur补等引理,获得了此类不确定奇异系统广义二次可稳的充分必要条件,提出了闭环系统的状态反馈控制律的设计方法.论文给出数值算例验证了所给方法的有效性。   其次,论文研究一类带非线性扰动的不确定连续时间奇异系统的广义二次稳定性问题,该系统的非线性扰动是时间和状态的函数,且满足Lipschitz条件。论文引入了带非线性扰动的不确定连续时间奇异系统广义二次稳定的概念,通过运用系统状态的坐标变换,并利用S-Procedure引理,线性矩阵不等式和Schur补引理,给出了带非线性扰动的不确定连续时间奇异系统的解存在且惟一的充分条件,并进一步给出了带非线性扰动的不确定连续时间奇异系统广义二次稳定的充分必要条件,同时给出了保证带非线性扰动的不确定连续时间奇异系统广义二次稳定的非线性扰动的上界.此充分必要条件也保证了系统是指数渐近稳定的并且保证了其标称系统的正则性和脉冲自由性.对于带非线性扰动的不确定连续时间非奇异系统,可以作为带非线性扰动的不确定连续时间奇异系统的一个特例,从而得到一类带非线性扰动的不确定连续时间非奇异系统鲁棒稳定的充分必要条件.针对带非线性扰动的不确定连续时间奇异系统和带非线性扰动的不确定连续时间非奇异系统,论文给出两个数值算例分别验证了文中方法的有效性。   最后,论文研究一类带连续时滞区间奇异系统的保成本控制问题.该系统的系数矩阵和输入矩阵的各个元素是未知的,但是在某一确定的区间内变化,连续时滞满足一定的条件.论文给出这类带连续时滞区间奇异系统的等价描述形式。首先对其标称系统给出了保成本控制器的设计方法,然后利用Schur补引理及线性矩阵不等式等方法,对该类带连续时滞区间奇异系统的保成本控制问题,给出其保成本控制存在的充分必要条件并提出状态反馈控制器的设计方法.设计出的控制器不仅使得闭环系统是稳定的,而且得到了闭环性能指标的上界.数值算例验证了所给方法的正确性。
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