含有控制時滯系統(tǒng)的輸出反饋擾動抑制.pdf

1、在自然界中，控制系統(tǒng)往往受到各種外部擾動的影響。系統(tǒng)的外部擾動主要分為未知的隨機擾動和已知動態(tài)特性的擾動，對未知擾動系統(tǒng)的研究中主要研究魯棒擾動衰減控制，如H?？刂频?。已知動態(tài)特性擾動的系統(tǒng)有很廣泛的實際背景，如海洋平臺的實時控制系統(tǒng)，直升飛機機翼轉(zhuǎn)軸減振控制系統(tǒng)的正弦擾動力，以及磁帶驅(qū)動器轉(zhuǎn)動由于振動產(chǎn)生的擾動等都是已知動態(tài)特性的擾動。因此，研究更一般意義的外部擾動作用下的系統(tǒng)的擾動控制問題有重要的理論及應用價值。然而，利用前饋控制控

2、制要求擾動是可測量的，并且狀態(tài)反饋和前饋控制都會帶來控制設備成本的增加和系統(tǒng)的復雜性。因而，輸出反饋擾動抑制控制律的研究是一個重要的研究課題。 本文研究具有二次型性能指標的控制帶時滯系統(tǒng)的最優(yōu)輸出反饋擾動抑制問題。文中首先概述了時滯系統(tǒng)的特點及相關領域的主要研究成果：然后對最優(yōu)控制理論的發(fā)展狀況及其重要應用領域進行了闡述：在此基礎上將降維觀測器引入到時滯系統(tǒng)的最優(yōu)輸出反饋擾動抑制問題研究中，對其最優(yōu)輸出反饋控制律的求解和實現(xiàn)進行

3、了詳細的討論。 文章首先研究了線性系統(tǒng)的最優(yōu)擾動抑制問題。通過求解Riccati方程和Sylvester方程推導出前饋反饋最優(yōu)擾動抑制控制律。然后通過構(gòu)造同時能預估狀態(tài)和擾動的降維觀測器，解決了前饋控制的物理不可實現(xiàn)問題。結(jié)合降維觀測器和前饋反饋最優(yōu)控制律提出了一種動態(tài)輸出反饋擾動抑制控制器的設計算法。最后通過仿真實例表明該控制算法的有效性。 在此基礎上，該方法研究在具有已知動態(tài)特征及未知初始條件的外部擾動作用下，設計一

4、個能同時預估狀態(tài)和擾動的降維觀測器，來實現(xiàn)對受擾線性時滯系統(tǒng)的最優(yōu)擾動抑制。經(jīng)過研究分析，該構(gòu)想是可以實現(xiàn)的?？傮w思路是首先利用Artstein變換將控制變量含時滯的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為不含時滯的系統(tǒng)，然后利用內(nèi)模原理構(gòu)造擾動補償器，將帶擾動的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為無擾動的增廣系統(tǒng)，其次利用求解Riccati方程和sylvester方程推導出前饋反饋最優(yōu)控制律。為了解決前饋控制和狀態(tài)反饋的物理不可實現(xiàn)問題，針對受擾線性時滯系統(tǒng)構(gòu)造同時能預估狀態(tài)和擾動的降維觀