基于等價(jià)輸入干擾補(bǔ)償?shù)膸最惖湫拖到y(tǒng)擾動(dòng)抑制設(shè)計(jì).pdf

1、在電力系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)等工業(yè)過程控制中，外界擾動(dòng)普遍存在。這些擾動(dòng)不僅使系統(tǒng)的工作點(diǎn)發(fā)生漂移，還會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能變差。為了抑制擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響，獲得良好的魯棒穩(wěn)定性和控制性能，許多學(xué)者進(jìn)行了大量的理論和應(yīng)用研究。然而，現(xiàn)有擾動(dòng)抑制方法仍存在一定的局限性，例如，控制性能與魯棒穩(wěn)定性的折中選擇會(huì)限制擾動(dòng)抑制效果;被控對(duì)象逆模型的使用易導(dǎo)致不穩(wěn)定零極點(diǎn)的對(duì)消;系統(tǒng)內(nèi)部耦合參數(shù)設(shè)計(jì)復(fù)雜，使控制方法難以實(shí)現(xiàn)等。因此，設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)便、有效、實(shí)用

2、的擾動(dòng)抑制方法，具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　本文針對(duì)幾類典型系統(tǒng)，基于等價(jià)輸入干擾(EID)補(bǔ)償?shù)乃枷?，綜合運(yùn)用極點(diǎn)配置、多參數(shù)優(yōu)化和Lyapunov二次穩(wěn)定等方法，對(duì)控制系統(tǒng)的擾動(dòng)抑制設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的分析和研究，主要研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)適合非最小相位系統(tǒng)的極點(diǎn)配置擾動(dòng)抑制方法
　　通過分析非最小相位系統(tǒng)的特性，提出一種基于極點(diǎn)配置的擾動(dòng)抑制方法。建立包含擾動(dòng)估計(jì)器、一般狀態(tài)觀測(cè)器(GSO)、狀態(tài)反饋和

3、內(nèi)模的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。采用GSO估計(jì)EID，對(duì)觀測(cè)器與狀態(tài)反饋增益進(jìn)行分離設(shè)計(jì)，應(yīng)用小增益定理得到系統(tǒng)穩(wěn)定性條件，進(jìn)而給出基于極點(diǎn)配置的控制器設(shè)計(jì)算法。實(shí)例仿真表明，該方法對(duì)最小相位和非最小相位系統(tǒng)都能獲得良好的擾動(dòng)抑制性能。
　　(2)具有時(shí)變結(jié)構(gòu)不確定性系統(tǒng)的魯棒擾動(dòng)抑制
　　在基于EID的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，為了解決不確定性造成控制器參數(shù)耦合的問題，針對(duì)一類帶時(shí)變結(jié)構(gòu)不確定性的系統(tǒng)，提出基于EID的魯棒擾動(dòng)抑制方法。通過矩陣

4、變換，建立閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。應(yīng)用Lyapunov二次穩(wěn)定方法，以線性矩陣不等式的形式給出系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定條件，并進(jìn)一步得到多參數(shù)耦合的控制器設(shè)計(jì)算法。通過與滑模控制等方法的對(duì)比仿真以及電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)，證實(shí)該方法在處理不確定性的同時(shí)，有效地抑制匹配及不匹配擾動(dòng)。
　　(3)基于參數(shù)優(yōu)化的狀態(tài)時(shí)滯系統(tǒng)擾動(dòng)抑制方法
　　針對(duì)一類含有狀態(tài)時(shí)滯的對(duì)象，提出基于參數(shù)優(yōu)化的擾動(dòng)抑制方法。采用時(shí)滯觀測(cè)器重構(gòu)時(shí)滯對(duì)象的狀態(tài)并估計(jì)擾動(dòng)。推導(dǎo)出

5、狀態(tài)時(shí)滯系統(tǒng)穩(wěn)定化問題的標(biāo)準(zhǔn)模型，進(jìn)而利用已知的穩(wěn)定性準(zhǔn)則給出系統(tǒng)穩(wěn)定性條件及多參數(shù)優(yōu)化控制器設(shè)計(jì)算法。通過與已有方法的仿真對(duì)比，顯示出所提方法能夠處理時(shí)滯并有效地抑制任意形式的外界擾動(dòng)。
　　(4)不確定重復(fù)控制系統(tǒng)的非周期魯棒擾動(dòng)抑制
　　重復(fù)控制系統(tǒng)常會(huì)受到周期及非周期擾動(dòng)同時(shí)作用的影響。針對(duì)帶時(shí)變不確定性的嚴(yán)真對(duì)象，提出重復(fù)控制系統(tǒng)非周期魯棒擾動(dòng)抑制方法。將基于EID的擾動(dòng)估計(jì)器引入重復(fù)控制系統(tǒng)，建立改進(jìn)型重復(fù)控制系

6、統(tǒng)結(jié)構(gòu)及狀態(tài)空間模型，應(yīng)用Lyapunov二次穩(wěn)定方法推導(dǎo)出系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定條件及多參數(shù)耦合控制器設(shè)計(jì)方法。該方法通過重復(fù)控制器跟蹤周期參考輸入，利用擾動(dòng)估計(jì)器抑制未知的周期及非周期擾動(dòng)。通過與現(xiàn)有方法的對(duì)比仿真驗(yàn)證方法優(yōu)良的特性。
　　(5)基于擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)亩嘧兞肯到y(tǒng)解耦控制方法
　　針對(duì)帶未知擾動(dòng)的多變量系統(tǒng)，提出一種基于擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)慕怦羁刂品椒?。將系統(tǒng)每個(gè)回路中不必要的耦合部分以及外部擾動(dòng)均看作加在該回路的“擾動(dòng)”，再利用基于