線性系統(tǒng)區(qū)域極點配置的可靠控制的改進(jìn)算法.pdf

1、在控制理論中，最基本的就是控制器的設(shè)計，而線性系統(tǒng)的極點配置是控制器設(shè)計的一個重要手段。可靠控制是將系統(tǒng)部件的故障考慮在控制器設(shè)計之中，這樣無論系統(tǒng)部件是否發(fā)生故障，都能夠使得系統(tǒng)穩(wěn)定，并且保持一定控制性能。本文在研究線性系統(tǒng)極點配置問題的基礎(chǔ)之上，針對一類線性系統(tǒng)的區(qū)域極點配置的區(qū)域進(jìn)行分析，通過求解線性矩陣不等式，給出了在系統(tǒng)部件（執(zhí)行器）故障時梯形域極點配置的可靠控制器的設(shè)計方法。在對可靠控制進(jìn)一步深入研究后，利用單一通道故障模型

2、，提出了系統(tǒng)部件通道安全區(qū)間的概念，并且針對扇形域極點配置問題，給出了執(zhí)行器通道增益偏差安全區(qū)間的算法。將以上理論應(yīng)用到實際的控制模型當(dāng)中，分析了機(jī)器人手臂運動模型在區(qū)域極點配置問題的可行性，并同精確極點配置控制方式進(jìn)行了比較。
　　 首先，針對一類定常線性系統(tǒng)，基于線性矩陣不等式(LMI)，給出了梯形區(qū)域（垂直條形與廣義扇形區(qū)域重疊）控制器和可靠控制器的設(shè)計算法。利用比離散故障模型更具有普遍意義的連續(xù)故障模型，給出了確定狀態(tài)反

3、饋可靠控制器存在的充分條件，通過求解LMI，確定了狀態(tài)反饋的可靠控制器的參數(shù)矩陣。由所設(shè)計的可靠控制器構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)能夠抵御執(zhí)行器發(fā)生的故障，使閉環(huán)系統(tǒng)的極點始終保持在所指定配置的梯形區(qū)域內(nèi)。
　　 其次，針對一類線性系統(tǒng)區(qū)域極點配置問題，給出了執(zhí)行器各條通道增益偏差安全區(qū)間的概念。利用執(zhí)行器單一通道增益偏差模型，給出了具有代表性的廣義扇形區(qū)域極點配置問題中執(zhí)行器通道增益偏差安全區(qū)間的算法，并且分析了執(zhí)行器各通道增益偏差的安全區(qū)

4、間對系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)性能的影響，為工程設(shè)計者在實際的控制工程系統(tǒng)設(shè)計與配置硬件數(shù)量的問題時，提供了重要的理論依據(jù)。
　　 再次，針對一類線性系統(tǒng)的區(qū)域極點配置的穩(wěn)定問題，以機(jī)器人手臂為研究對象，對被控對象進(jìn)行了相關(guān)描述并且建立了運動模型。給出線性系統(tǒng)區(qū)域極點配置在機(jī)器人手臂的運動模型穩(wěn)定中的重要結(jié)論。利用LMI求解出控制器，并例舉一個具體實例通過計算機(jī)仿真證實了結(jié)論的正確有效性，通過分析得出區(qū)域極點配置的控制方式較精確極點配置的