魯棒控制理論及高速磁懸浮列車姿態(tài)控制問題的研究.pdf

1、在實際工業(yè)控制中，由于系統(tǒng)中存在的未知參數(shù)、不確定干擾、未建模動態(tài)等等因素，使得基于被控對象精確模型的現(xiàn)代控制理論往往難以取得預(yù)期的控制效果，這使得不確定系統(tǒng)的魯棒控制問題成為近若干年來的一個研究熱點。本文基于Lyapunov穩(wěn)定性理論，采用反步法(back-stepping)，線性矩陣不等式(LMI)、Lyapunov函數(shù)等工具，對幾類不確定性系統(tǒng)的魯棒控制問題進(jìn)行分析和設(shè)計，對磁懸浮列車的姿態(tài)控制問題進(jìn)行了研究，獲得了

2、一些結(jié)果。本論文的主要工作有：首先，針對一類具有未知參數(shù)和不確定性的非線性系統(tǒng)進(jìn)行了研究，此類系統(tǒng)具有下三角形結(jié)構(gòu)。在控制器的設(shè)計中引入了back-stepping技術(shù)，分別就擾動有界和更一般的不確定性討論了系統(tǒng)的輸出跟蹤已知參考信號問題，給出了一種狀態(tài)反饋自適應(yīng)控制器，在保證了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的同時首次解決了ε-跟蹤問題：即對按段光滑的參考信號yr和事先給定的跟蹤精度ε＞0，設(shè)計出自適應(yīng)控制器使得閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號有界

3、，且當(dāng)t充分大時，有|y(t)-yr(t)|＜ε。同時利用back-stepping技術(shù)，考慮了在有界擾動情況下采用輸出反饋自適應(yīng)控制保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及解決ε-跟蹤問題。其次，論文還對基于狀態(tài)觀測器系統(tǒng)的魯棒容錯控制問題進(jìn)行了研究，分別就具有數(shù)值界和區(qū)間系統(tǒng)進(jìn)行了討論，給出了閉環(huán)系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性和完整性的一個充分條件，在控制器的設(shè)計方法上通過線性矩陣不等式(LMI)的求解來完成反饋陣和觀測器參數(shù)陣的選取。另外，論文還通過

4、用雙線性矩陣不等式(BLMI)方法對具時變不確定的Lurie系統(tǒng)的魯棒容錯控制問題進(jìn)行了分析，給出了一種魯棒容錯反饋控制設(shè)計方法。論文還對一類具有不確定參數(shù)的線性時滯系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，給出了一個基于LMI的魯棒穩(wěn)定性判據(jù)。最后，論文還對電磁吸引式(EMS)單軌磁懸浮列車中的控制問題進(jìn)行了研究，討論了它的運行姿態(tài)控制問題，建立了關(guān)于磁懸浮列車系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，再利用LMI方法分別設(shè)計出H∞控制器和H∞/H2控制器，