輸入受限系統(tǒng)增益調(diào)度控制及其在近空間飛行器中的應(yīng)用.pdf

1、每個(gè)控制系統(tǒng)本質(zhì)上都存在飽和特性。然而，許多控制理論在設(shè)計(jì)控制器時(shí)沒(méi)有考慮執(zhí)行器飽和非線(xiàn)性的約束對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的影響，這使得所設(shè)計(jì)的控制器無(wú)法應(yīng)用于工程實(shí)踐。由于在設(shè)計(jì)控制器時(shí)考慮飽和非線(xiàn)性會(huì)增加控制器的設(shè)計(jì)難度，因此，輸入受限系統(tǒng)具有重要的研究?jī)r(jià)值。本文通過(guò)求解參量Riccati方程，解決了輸入受限系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題，并通過(guò)設(shè)計(jì)近空間飛行器的控制器驗(yàn)證了所提方法的有效性。
　　具體工作如下：
　　分別針對(duì)輸入受限切換系

2、統(tǒng)和帶有參數(shù)不確定性的輸入受限切換系統(tǒng)，提出了基于參量Lyapunov方程的控制器設(shè)計(jì)方法。在輸入受限切換系統(tǒng)中，每個(gè)子系統(tǒng)平衡點(diǎn)是不相同的，針對(duì)該類(lèi)具有飽和非線(xiàn)性執(zhí)行器的切換系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了離散增益調(diào)度狀態(tài)反饋控制器。所設(shè)計(jì)的控制器通過(guò)增大代表閉環(huán)系統(tǒng)收斂速度的參數(shù)的值，提高了閉環(huán)系統(tǒng)的收斂速度，改善了閉環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。針對(duì)參數(shù)不確定性輸入受限控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了魯棒離散增益調(diào)度控制器。所設(shè)計(jì)的控制器可以保證執(zhí)行器不發(fā)生飽和，且閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定

3、的，并給出了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定的條件。參量Lyapunov方法可以處理開(kāi)環(huán)不穩(wěn)定的系統(tǒng)，所提控制方法可以推廣到輸入受限指數(shù)不穩(wěn)定系統(tǒng)。該方法通過(guò)數(shù)值例子得以驗(yàn)證。
　　針對(duì)輸入受限系統(tǒng)研究了魯棒控制問(wèn)題。針對(duì)控制輸入飽和受限情況下不確定系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了魯棒連續(xù)靜態(tài)增益調(diào)度狀態(tài)反饋控制器，并分析了擾動(dòng)為零和不為零時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題；針對(duì)具有執(zhí)行器飽和與控制輸入不確定性的線(xiàn)性系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了魯棒連續(xù)靜態(tài)增益調(diào)度輸出反饋控制器，解決了系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)

4、定問(wèn)題。通過(guò)引入設(shè)計(jì)參數(shù)提高了閉環(huán)系統(tǒng)的收斂速度，仿真結(jié)果驗(yàn)證了方法的有效性。
　　考慮非對(duì)稱(chēng)輸入受限系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題。利用簡(jiǎn)單的變量代換，給出了對(duì)稱(chēng)飽和函數(shù)和非對(duì)稱(chēng)飽和函數(shù)之間的關(guān)系式，并研究了新系統(tǒng)的不變集和穩(wěn)定性問(wèn)題。針對(duì)非對(duì)稱(chēng)輸入受限系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了基于非對(duì)稱(chēng)飽和非線(xiàn)性的離散增益調(diào)度狀態(tài)反饋控制器，給出了非對(duì)稱(chēng)輸入受限系統(tǒng)估計(jì)最大不變集的方法。通過(guò)增大所設(shè)計(jì)參數(shù)的值，提高了閉環(huán)系統(tǒng)的收斂速度，保證了閉環(huán)系統(tǒng)的指數(shù)穩(wěn)定。所提控