帶有持續(xù)擾動(dòng)的時(shí)滯非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制研究.pdf

1、現(xiàn)實(shí)世界中，幾乎所有的控制系統(tǒng)都不可避免的受到外界干擾的影響。除了完全未知?jiǎng)討B(tài)特性的外部擾動(dòng)外，還有一類已知?jiǎng)討B(tài)特性的外部擾動(dòng)，具有這類擾動(dòng)的系統(tǒng)在航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械制造和海洋工程等實(shí)際系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用背景。外界擾動(dòng)作用產(chǎn)生的振動(dòng)導(dǎo)致控制系統(tǒng)的性能受到一定的影響，如何設(shè)計(jì)控制器消除或減少外部擾動(dòng)對系統(tǒng)性能的影響具有重要意義。因此研究在外界持續(xù)擾動(dòng)力作用下系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題更具有現(xiàn)實(shí)意義。非線性和時(shí)滯在實(shí)際系統(tǒng)中也是廣泛存在的，

2、如海洋平臺(tái)減振控制系統(tǒng)中機(jī)械振動(dòng)信號的測量與控制信號的傳輸延遲等。 實(shí)際工程中的許多控制系統(tǒng)都可以歸結(jié)為非線性時(shí)滯大系統(tǒng)。如大型海洋結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)控制系統(tǒng)、輪船或拖曳體的姿態(tài)控制系統(tǒng)等。涉及到非線性或時(shí)滯系統(tǒng)的問題是比較難解決的，但非線性或時(shí)滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和控制算法的綜合是重要的研究課題。對于帶有時(shí)滯的大系統(tǒng)，其基于二次性能指標(biāo)的最優(yōu)控制問題往往歸結(jié)為求解一組既含有時(shí)間超前項(xiàng)又含有時(shí)間滯后項(xiàng)的相互關(guān)聯(lián)的高階兩點(diǎn)邊值問題，求解這

3、樣的一個(gè)兩點(diǎn)邊值問題是很困難的，而求得其精確解幾乎是不可能的。本文針對含有時(shí)滯的非線性系統(tǒng)研究了最優(yōu)控制的靈敏度參數(shù)方法，并將靈敏度法用于非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)控制的研究中。 本文中將研究帶有時(shí)滯的非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題，并提出一種基于靈敏度參數(shù)法的最優(yōu)控制近似方法。文中首先概述了時(shí)滯系統(tǒng)的最優(yōu)控制理論、非線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制理論和大系統(tǒng)理論的發(fā)展以及當(dāng)前該領(lǐng)域的主要研究成果，并對目前應(yīng)用于非線性系統(tǒng)、時(shí)滯系統(tǒng)以及時(shí)滯大系統(tǒng)的各種

4、最優(yōu)、次優(yōu)控制方法進(jìn)行了簡短的概述。然后詳細(xì)研究了靈敏度參數(shù)方法。 首先，本文第二章將時(shí)滯非線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題導(dǎo)出的兩點(diǎn)邊值問題中引入一個(gè)靈敏度參數(shù)ε，并對原問題進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，通過靈敏度法，對這一序列新問題逐次求解，將其中的時(shí)間滯后項(xiàng)、時(shí)間超前項(xiàng)和非線性項(xiàng)逐漸轉(zhuǎn)化為已知量，進(jìn)而將原來既含有時(shí)間超前項(xiàng)、時(shí)間滯后項(xiàng)又含有非線性項(xiàng)的兩點(diǎn)邊值問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)既不含有未知時(shí)間滯后項(xiàng)和時(shí)間超前項(xiàng)又不含有非線性項(xiàng)的兩點(diǎn)邊值問題序列。

5、 通過第二章介紹的靈敏度法對非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤進(jìn)行了研究。通過內(nèi)模原理，將帶有持續(xù)擾動(dòng)的非線性大系統(tǒng)的子系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為形式上不含有擾動(dòng)的增廣子系統(tǒng)。通過靈敏度法將其中的非線性項(xiàng)逐漸轉(zhuǎn)化為已知量，實(shí)現(xiàn)了對非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制，并以此導(dǎo)出求解這一序列問題的具體算法，并由他們的解導(dǎo)出原系統(tǒng)的最優(yōu)控制律。通過實(shí)例仿真證明了算法的有效性。 在第三章非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制研究基礎(chǔ)上，研究了帶有時(shí)滯的非線性大系統(tǒng)的最優(yōu)跟蹤控制問題