線性參變系統(tǒng)的幅值與速率聯(lián)合抗飽和控制.pdf

1、線性參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)(LPV)是普遍存在于航天、汽車以及工業(yè)控制等領(lǐng)域，其主要特點(diǎn)為系統(tǒng)中包含未知但卻可測的時(shí)變參數(shù)。根據(jù)參數(shù)的時(shí)變規(guī)律，可以分為線性變化、周期變化或隨機(jī)變化。正是由于參數(shù)的時(shí)變特性，使得系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)的線性定常系統(tǒng)，給系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)帶來較大困難。另一方面，執(zhí)行器飽和非線性的現(xiàn)象普遍存在于實(shí)際控制系統(tǒng)中，忽略其影響會直接導(dǎo)致系統(tǒng)性能的衰減甚至不穩(wěn)定，而現(xiàn)有大部分研究多僅單獨(dú)考慮執(zhí)行器幅值飽和，對執(zhí)行器速率飽和問題研究甚少。本

2、文主要研究LPV系統(tǒng)的執(zhí)行器的幅值飽和控制問題，提出設(shè)計(jì)一個(gè)新的動態(tài)抗飽和補(bǔ)償器，減少可能出現(xiàn)的執(zhí)行器的幅值飽和情況而造成的負(fù)面影響。進(jìn)一步的，本文針對線性參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)開展速率與幅值的聯(lián)合抗飽和控制策略研究。不同于大多數(shù)現(xiàn)有的結(jié)果，只關(guān)注執(zhí)行器的幅值飽和情況，本文考慮到出現(xiàn)速率飽和的情況，并提出了一種幅值和速率的聯(lián)合抗飽和控制方法，從而使得線性參數(shù)時(shí)變的閉環(huán)系統(tǒng)在執(zhí)行器發(fā)生速率或者幅值飽和的情況下，仍然可以維持性能指標(biāo)要求。本文的主要研

3、究內(nèi)容可歸納為：
　　(1)此次研究的重點(diǎn)在抗飽和控制方面。主要是采用了通過設(shè)計(jì)一個(gè)動態(tài)的抗飽和補(bǔ)償器參數(shù)來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的抗飽和控制。在設(shè)計(jì)之初，忽略飽和對系統(tǒng)的影響，即假設(shè)系統(tǒng)不存在飽和非線性，按照已經(jīng)給定的性能指標(biāo)來設(shè)計(jì)線性的系統(tǒng)控制器，即得到系統(tǒng)的名義控制器。然后，設(shè)計(jì)一個(gè)動態(tài)抗飽和補(bǔ)償器來減弱執(zhí)行器幅值飽和的對于系統(tǒng)控制性能的影響，補(bǔ)償器的輸入為控制器輸出和執(zhí)行器輸入的誤差,基于李雅普諾夫直接法并結(jié)合線性矩陣不等式的方法實(shí)現(xiàn)

4、設(shè)計(jì)目標(biāo)。
　　(2)針對聯(lián)合抗飽和補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)，考慮到速率飽和的直接控制較為困難，將速率信號進(jìn)行處理得到廣義的幅值信號，然后進(jìn)行抗飽和控制。然后考慮在飽和非線性發(fā)生的較短時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)的名義控制器將保持較好的控制效果，故而提出延緩補(bǔ)償器的作用開始時(shí)間，以獲得更好的性能指標(biāo)。本文綜合以上特點(diǎn)，解決了一類具有幅值與速率多飽和約束參數(shù)的線性參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)的控制問題。
　　(3)本文涉及一種在線性參數(shù)時(shí)變系統(tǒng)的框架下的控制器參數(shù)設(shè)計(jì)方