基于切換技術(shù)的動(dòng)力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與控制.pdf

1、近年來(lái),切換技術(shù)在外星探測(cè)、航空航天、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)與通信、振動(dòng)控制、混沌控制與反控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而穩(wěn)定性是衡量動(dòng)力系統(tǒng)是否正常運(yùn)行的重要指標(biāo),在實(shí)際系統(tǒng)中,存在一些自身不穩(wěn)定或不能被任何單一控制器鎮(zhèn)定的動(dòng)力系統(tǒng),但通過(guò)在其各子系統(tǒng)或多控制器之間進(jìn)行切換,來(lái)保證系統(tǒng)穩(wěn)定。另一方面,切換技術(shù)廣泛應(yīng)用于動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中,如:空天飛行器、目標(biāo)跟蹤器等。同時(shí),利用切換技術(shù),普通的連續(xù)系統(tǒng)能生成混沌,也可以生成多卷混沌吸引子,方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單

2、,易于電路實(shí)現(xiàn),對(duì)未來(lái)高科技通信的安全性提供了強(qiáng)有力的理論分析。因此,對(duì)基于切換技術(shù)的動(dòng)力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與控制的研究是十分必要的,有著重要的理論與科學(xué)價(jià)值。本文主要利用相軌跡分析法、共同二次Lyapunov函數(shù)方法、凸組合技術(shù)、線(xiàn)性矩陣不等式方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征分析、狀態(tài)反饋等方法分別對(duì)平面動(dòng)力系統(tǒng)、離散動(dòng)力系統(tǒng)、時(shí)滯動(dòng)力系統(tǒng)、大系統(tǒng)、混沌系統(tǒng)展開(kāi)了研究?；谇袚Q技術(shù),來(lái)保證系統(tǒng)穩(wěn)定。
　　提出了平面對(duì)角動(dòng)力系統(tǒng)二次穩(wěn)定切換律的設(shè)計(jì)

3、方法,給出了系統(tǒng)狀態(tài)矩陣存在穩(wěn)定凸組合的充要條件。在存在穩(wěn)定凸組合的條件下,建立了一類(lèi)二次穩(wěn)定切換律的二次項(xiàng)系數(shù)與系統(tǒng)狀態(tài)矩陣元素之間的特殊對(duì)應(yīng)關(guān)系,進(jìn)而快速設(shè)計(jì)出切換律,保證系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。提出了平面唯一非零元?jiǎng)恿ο到y(tǒng)的二次穩(wěn)定切換律和進(jìn)入周期軌道的切換律設(shè)計(jì)方法。利用相軌跡分析法,根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)矩陣的唯一非零元符號(hào)和初始狀態(tài)的選取,分別設(shè)計(jì)出二次切換律,保證此類(lèi)系統(tǒng)在平衡點(diǎn)漸近穩(wěn)定或進(jìn)入矩形周期軌道。
　　利用凸組合技術(shù)和矩陣不等

4、式方法,提出了含 m個(gè)穩(wěn)定子系統(tǒng)的離散線(xiàn)性切換動(dòng)力系統(tǒng)的共同二次Lyapunov函數(shù)存在的必要條件和不存在的充分條件。
　　利用Lyapunov函數(shù)方法,得到了一類(lèi)帶有時(shí)變時(shí)滯的連續(xù)不確定切換動(dòng)力系統(tǒng)的魯棒狀態(tài)反饋控制器和切換律設(shè)計(jì)方法,在系統(tǒng)存在非線(xiàn)性擾動(dòng)、時(shí)變時(shí)滯、不確定性和單個(gè)子系統(tǒng)均不能鎮(zhèn)定的條件下,設(shè)計(jì)出狀態(tài)反饋控制器和相應(yīng)的切換律,保證閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。
　　分別針對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的非線(xiàn)性擾動(dòng)和不確定性,采用線(xiàn)性狀態(tài)反

5、饋方法,分別得到了保證兩類(lèi)切換大系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的分散控制器和分散切換律設(shè)計(jì)方法,同時(shí),考慮了一類(lèi)非線(xiàn)性切換大系統(tǒng)的觀測(cè)器設(shè)計(jì)問(wèn)題,利用凸組合技術(shù),設(shè)計(jì)出狀態(tài)觀測(cè)器和分散切換律,保證誤差系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定。
　　針對(duì)一類(lèi)混沌系統(tǒng),通過(guò)分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征,設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單有效的線(xiàn)性狀態(tài)反饋控制器,保證受控的閉環(huán)系統(tǒng)在原點(diǎn)全局漸近穩(wěn)定。此方法能廣泛應(yīng)用到幾類(lèi)典型混沌系統(tǒng)和具有相似結(jié)構(gòu)特征的其它新混沌系統(tǒng)的有效和快速控制。最后,基于備選控制器切換,