基于無源性的端口受控哈密頓系統(tǒng)控制問題研究.pdf

1、耗散性系統(tǒng)理論自上世紀(jì)七十年代提出以來在系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究過程中起到重要的作用，針對(duì)不同的供給率，耗散系統(tǒng)理論的側(cè)重點(diǎn)也有所不同。作為耗散系統(tǒng)的一個(gè)特例，無源性將輸入輸出的乘積作為能量的供給率，體現(xiàn)了系統(tǒng)在有界輸入條件下能量的衰減特性，即輸入能量+初始能量=剩余能量+耗散能量，也就是無源系統(tǒng)不會(huì)自己產(chǎn)生能量，它只是消耗能量而不產(chǎn)生能量。由此得到，無源系統(tǒng)是一類考慮系統(tǒng)與外界有能量交換的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，無源系統(tǒng)可以保持系統(tǒng)的內(nèi)部穩(wěn)定。無源性理論主

2、要用于分析非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，其穩(wěn)定性結(jié)果由無源系統(tǒng)的穩(wěn)定性性質(zhì)得出。事實(shí)上，基于李雅普諾夫函數(shù)的穩(wěn)定性理論，也可以引入無源性的概念，無源性是穩(wěn)定性的一種更高層次的抽象，構(gòu)造一個(gè)李雅普諾夫函數(shù)來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析是常用的方法，這一過程可以轉(zhuǎn)化為構(gòu)造一個(gè)使系統(tǒng)無源的存儲(chǔ)函數(shù)，由無源系統(tǒng)的穩(wěn)定性性質(zhì)來判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　 眾所周知，端口受控的哈密頓系統(tǒng)是一個(gè)具有耗散性的系統(tǒng)，它的成功建模推動(dòng)了很多控制理論方法的發(fā)展，例如能

3、源整形(ES)、互聯(lián)阻力配置(IDA)以及同步互聯(lián)阻力配置(SIDA)、無源技術(shù)在明確系統(tǒng)的能源信息，互聯(lián)結(jié)構(gòu)和散熱性能方面占有明顯的優(yōu)勢(shì)。這些方法通過靜態(tài)狀態(tài)反饋法來解決閉環(huán)端口哈密頓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)問題。在工業(yè)應(yīng)用中，積分作用用來抵消測量噪聲、干擾輸入對(duì)控制系統(tǒng)的影響。在2004年，Ortega and García-Canseco提出了一種方法，通過添加積分作用來擴(kuò)展端口受控的哈密頓系統(tǒng)的狀態(tài)方程，添加的的積分狀態(tài)變量作為無源輸出。

4、r>　　 本論文提出一種新的方法，先通過經(jīng)典的互聯(lián)與阻尼分配的方法，推導(dǎo)出端口受控的哈密頓系統(tǒng)模型的調(diào)節(jié)控制器算式，然后將積分作用加入到該控制器中，通過添加積分作用來擴(kuò)展端口受控的哈密頓系統(tǒng)的狀態(tài)方程，并將積分狀態(tài)變量作為無源輸出，這種方法的不同之處在于根據(jù)積分項(xiàng)來獲得互聯(lián)矩陣和哈密頓函數(shù)的一個(gè)二次項(xiàng)，這種方法使得哈密頓函數(shù)具有李雅普洛夫函數(shù)的性質(zhì)，最后加入飽和環(huán)節(jié)來模擬現(xiàn)實(shí)中的控制，同時(shí)加入抗飽和環(huán)節(jié)進(jìn)行修正。我們通過對(duì)永磁同步電機(jī)