切換系統(tǒng)的輸出跟蹤與調(diào)節(jié)問題的研究.pdf

1、切換系統(tǒng)是一類重要的混雜系統(tǒng)，有著廣泛的實際背景和重要的理論價值。由于切換系統(tǒng)中連續(xù)動態(tài)和離散動態(tài)的相互作用，使得系統(tǒng)的行為變得十分復雜。因此有大量問題亟待解決。目前，對切換系統(tǒng)的大部分研究成果都集中在穩(wěn)定性上。
　　本文研究幾類切換系統(tǒng)的輸出跟蹤與調(diào)節(jié)問題。由于解決非切換系統(tǒng)輸出跟蹤和調(diào)節(jié)問題的理論和方法不能直接用來解決切換系統(tǒng)的這些問題，因此使問題增加了很大的難度。本文利用多Lyapunov函數(shù)方法和平均駐留時間方法給出了切換

2、系統(tǒng)跟蹤與調(diào)節(jié)問題可解的各種充分條件，初步建立了非線性切換系統(tǒng)輸出調(diào)節(jié)問題的基本理論框架。本文的主要工作包括以下幾個方面:
　?。ㄒ唬┭芯苛瞬淮_定級聯(lián)非線性切換系統(tǒng)的輸出跟蹤問題。當輸出跟蹤問題可解和不可解的子系統(tǒng)同時存在時，利用平均駐留時間方法和變結(jié)構(gòu)控制方法，通過設(shè)計滑模變結(jié)構(gòu)控制器和滿足平均駐留時間的切換規(guī)則，給出了輸出跟蹤問題可解的充分條件。
　?。ǘ┛紤]了含有線性子部分的級聯(lián)非線性切換系統(tǒng)的H∞輸出跟蹤問題。在不

3、同的假設(shè)條件下，分別利用多Lyapunov函數(shù)方法和平均駐留時間方法給出了非線性切換系統(tǒng)H∞輸出跟蹤問題可解的充分條件，并分別設(shè)計了依賴于狀態(tài)的切換律和基于時間的切換規(guī)則。多Lyapunov函數(shù)方法的使用，使得切換系統(tǒng)子系統(tǒng)的H∞輸出跟蹤問題可以不具有可解性。在級聯(lián)系統(tǒng)的零動態(tài)部分不是在任意切換信號作用下都穩(wěn)定的情形下，可以利用平均駐留時間方法得到切換系統(tǒng)H∞輸出跟蹤問題可解的條件。
　?。ㄈ┭芯苛朔蔷€性切換系統(tǒng)的增長無源性和輸

4、出跟蹤問題。首先，基于弱存儲函數(shù)給出了切換系統(tǒng)增長無源性的概念，其中切換系統(tǒng)的增長無源性不需要子系統(tǒng)增長無源性的假設(shè)。其次，給出了判定切換系統(tǒng)增長無源的充分條件。最后，基于切換系統(tǒng)的增長無源性設(shè)計了切換系統(tǒng)輸出跟蹤問題可解的控制器，其中切換系統(tǒng)子系統(tǒng)的跟蹤問題可以不具有可解性。
　　（四）討論了線性切換系統(tǒng)輸出調(diào)節(jié)問題的可解性。在不要求子系統(tǒng)輸出調(diào)節(jié)問題可解的情況下，基于多Lyapunov函數(shù)方法，通過設(shè)計切換律并分別應(yīng)用全信息反

5、饋和誤差反饋給出了問題可解的充分條件。然后，基于平均駐留時間策略，同樣通過兩種反饋給出了調(diào)節(jié)問題可解的充分條件。進一步，基于問題可解的充分條件給出了控制器的設(shè)計。
　　（五）考慮了非線性切換系統(tǒng)的輸出調(diào)節(jié)問題。本文基于平均駐留時間方法和解決非線性輸出調(diào)節(jié)問題所用到的中心流形理論給出了非線性切換系統(tǒng)輸出調(diào)節(jié)問題可解的充分條件，初步建立了非線性切換系統(tǒng)輸出調(diào)節(jié)問題的基本理論框架，并分別設(shè)計了全信息反饋控制器和誤差反饋控制器。