切換系統(tǒng)的H-,∞-控制及其應(yīng)用研究.pdf

1、切換系統(tǒng)是一類特殊而又重要的混雜系統(tǒng)，近些年來受到了廣泛重視，是目前混雜系統(tǒng)理論研究的一個(gè)國際前沿方向。其發(fā)展涉及系統(tǒng)與控制科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)、物理學(xué)和管理科學(xué)等多學(xué)科。許多實(shí)際系統(tǒng)，如汽車引擎控制系統(tǒng)、智能交通控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、機(jī)器人、化工過程控制系統(tǒng)等，均可由切換系統(tǒng)來描述。切換系統(tǒng)的 H<,∞>控制是混雜系統(tǒng)控制領(lǐng)域中基礎(chǔ)的、富有挑戰(zhàn)性的課題之一，但其研究工作尚需進(jìn)一步完善。因此，對其進(jìn)行研究具有重要的實(shí)際意義和理論價(jià)值

2、。 以Lyapunov穩(wěn)定性理論為基礎(chǔ)，以線性矩陣不等式(LMI)方法為主要研究工具，分別研究了切換線性系統(tǒng)、不確定切換線性系統(tǒng)、不確定切換奇異系統(tǒng)以及時(shí)滯切換系統(tǒng)的H<,∞>控制和魯棒H<,∞>控制問題，并且獲得了一些有意義的結(jié)果。主要貢獻(xiàn)如下： (1)給出了使切換線性系統(tǒng)具有H<,∞>干擾抑制的狀態(tài)反饋和動(dòng)態(tài)輸出反饋可切換鎮(zhèn)定的反饋控制器及其對應(yīng)的切換規(guī)則設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法在“子系統(tǒng)的能量衰減域覆蓋狀態(tài)空間”的假設(shè)

3、之下，使用擴(kuò)充矩陣維數(shù)的技巧，通過解相應(yīng)的線性矩陣不等式得到控制器和切換規(guī)則，從而將控制器增益矩陣和切換規(guī)則的求解問題與線性矩陣不等式的可解性聯(lián)系起來，使得控制器和切換規(guī)則的設(shè)計(jì)過程不依賴于從控制輸入到受控輸出的增益矩陣是否為列滿秩的限制，避免了對每個(gè)子系統(tǒng)的正則性假設(shè)。 (2)給出了一類具有參數(shù)不確定性的切換系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和動(dòng)態(tài)輸出反饋魯棒H<,∞>控制方法。該方法利用線性矩陣不等式，分別設(shè)計(jì)了不確定切換系統(tǒng)具有魯棒H<,∞>

4、干擾抑制水平γ的狀態(tài)反饋和動(dòng)態(tài)輸出反饋可切換鎮(zhèn)定的反饋控制器和相應(yīng)的切換規(guī)則，并給出了求解控制器增益矩陣的算法。 (3)給出了一類具有參數(shù)不確定性的切換奇異系統(tǒng)的狀態(tài)反饋和動(dòng)態(tài)輸出反饋魯棒H<,∞>控制方法。首先給出了由矩陣不等式表示的使系統(tǒng)是具有魯棒H<,∞>干擾抑制水平γ的狀態(tài)反饋和動(dòng)態(tài)輸出反饋可切換鎮(zhèn)定的充分條件，分別設(shè)計(jì)了反饋控制器及其對應(yīng)的切換規(guī)則；然后，將這些條件分別轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式；最后，給出了求解控制器增益矩

5、陣的算法。 (4)分別給出了切換時(shí)滯線性系統(tǒng)和切換時(shí)滯奇異系統(tǒng)的狀態(tài)反饋H<,∞>控制方法。利用Lyapunov函數(shù)和凸組合技術(shù)，基于線性矩陣不等式方法，分別得到了使這兩類系統(tǒng)具有H<,∞>干擾抑制水平γ狀態(tài)反饋可切換鎮(zhèn)定的充分條件，并設(shè)計(jì)了反饋控制器及其對應(yīng)的切換規(guī)則；然后利用矩陣不等式方法，分別給出了一類參數(shù)不確定性的切換時(shí)滯線性系統(tǒng)和切換時(shí)滯奇異系統(tǒng)的狀態(tài)反饋魯棒H<,∞>控制方法。 (5)由于集裝箱岸邊橋吊系統(tǒng)具