受約束系統(tǒng)的穩(wěn)定域分析及輸出反饋控制方法研究.pdf

1、實(shí)際控制系統(tǒng)中輸入、輸出約束是廣泛存在的。當(dāng)約束成為系統(tǒng)工作過程中不可忽略的因素時，必須考慮約束對控制性能的影響，否則無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制目標(biāo)。目前，約束系統(tǒng)的控制問題得到了理論和工程界的廣泛關(guān)注，具有重要的理論意義與工程應(yīng)用價值。
　　本文共分六章，對約束系統(tǒng)的穩(wěn)定域分析和狀態(tài)與輸出反饋控制器設(shè)計問題進(jìn)行了深入研究，著重討論約束系統(tǒng)估計擴(kuò)大吸引域的方法和H∞輸出反饋控制策略，并以汽車主動懸架系統(tǒng)為對象，探討了本文提出的方法在實(shí)際應(yīng)

2、用中的可行性。
　　本文的第二章是針對具有飽和執(zhí)行器的連續(xù)/離散系統(tǒng)的吸引域估計問題展開的。其思想是尋找一個能包含所有可能初始狀態(tài)軌跡，且使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的最大橢球域來近似描述系統(tǒng)的吸引域。本文借助兩個松弛矩陣，給出保證橢球集是吸引域內(nèi)不變集的LMI充分條件，有效解決了吸引域的計算問題，并在此基礎(chǔ)上，提出了具有最大橢球域的狀態(tài)反饋控制器設(shè)計方法。
　　本文的第三章是第二章研究內(nèi)容的延伸，主要探討約束系統(tǒng)的降階輸出反饋控制器設(shè)計

3、和吸引域估計問題。本文借助飽和函數(shù)的LDI(linear differential inclusion)描述形式，運(yùn)用輔助反饋矩陣，得到了橢球集在吸引域內(nèi)不變的充分條件，提出了一種具有最大吸引域的降階輸出反饋控制器的設(shè)計方法。
　　針對具有不確定擾動的約束系統(tǒng)，本文的第四章研究了一種動態(tài)輸出反饋的滾動時域H∞控制策略。對具有能量有界外部擾的約束系統(tǒng)，提出了基于LMI優(yōu)化的保證閉環(huán)系統(tǒng)H∞性能的輸出反饋控制器設(shè)計。對實(shí)際系統(tǒng)最大擾動

4、能量準(zhǔn)確估計是困難的。為了避免估計過大給控制器設(shè)計帶來保守性，估計不足導(dǎo)致約束不能滿足，本文進(jìn)一步引入了新的耗散約束條件和滾動優(yōu)化策略，通過在線優(yōu)化H∞性能指標(biāo)，提出了保證閉環(huán)系統(tǒng)H∞性能的滾動時域輸出反饋控制算法。該方法能實(shí)時協(xié)調(diào)控制性能要求和控制約束，在最大擾動能量估計過小的情況下仍能使閉環(huán)系統(tǒng)滿足控制約束，利用有限的控制能力提高了系統(tǒng)的控制性能。
　　為了簡化控制器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，本文的第五章研究了魯棒H∞靜態(tài)輸出反饋控制方法

5、。利用S-procedure方法尋找約束系統(tǒng)滿足給定性能指標(biāo)的充分條件，提出了H∞靜態(tài)輸出反饋控制器的設(shè)計方法。然后將耗散性約束條件和包含當(dāng)前時刻系統(tǒng)輸出軌跡的橢球域轉(zhuǎn)化為一組LMI的約束，并將其引入到優(yōu)化問題中，結(jié)合滾動優(yōu)化策略，提出了一種靜態(tài)輸出反饋滾動時域H∞控制方法。該方法與第四章的動態(tài)輸出反饋控制策略相比，具有結(jié)構(gòu)比較簡單、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
　　本文的第六章將滾動時域H∞控制策略推廣到連續(xù)系統(tǒng)，并應(yīng)用于汽車主動懸架的控制