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

1、近年來,切換技術(shù)在外星探測、航空航天、機器人、計算機與通信、振動控制、混沌控制與反控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。而穩(wěn)定性是衡量動力系統(tǒng)是否正常運行的重要指標,在實際系統(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)定的動力系統(tǒng),但通過在其各子系統(tǒng)或多控制器之間進行切換,來保證系統(tǒng)穩(wěn)定。另一方面,切換技術(shù)廣泛應用于動力學系統(tǒng)中,如:空天飛行器、目標跟蹤器等。同時,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)計簡單

2、,易于電路實現(xiàn),對未來高科技通信的安全性提供了強有力的理論分析。因此,對基于切換技術(shù)的動力系統(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價值。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)反饋等方法分別對平面動力系統(tǒng)、離散動力系統(tǒng)、時滯動力系統(tǒng)、大系統(tǒng)、混沌系統(tǒng)展開了研究?；谇袚Q技術(shù),來保證系統(tǒng)穩(wěn)定。
　　提出了平面對角動力系統(tǒng)二次穩(wěn)定切換律的設(shè)計

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,建立了一類二次穩(wěn)定切換律的二次項系數(shù)與系統(tǒng)狀態(tài)矩陣元素之間的特殊對應關(guān)系,進而快速設(shè)計出切換律,保證系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。提出了平面唯一非零元動力系統(tǒng)的二次穩(wěn)定切換律和進入周期軌道的切換律設(shè)計方法。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和初始狀態(tài)的選取,分別設(shè)計出二次切換律,保證此類系統(tǒng)在平衡點漸近穩(wěn)定或進入矩形周期軌道。
　　利用凸組合技術(shù)和矩陣不等

4、式方法,提出了含 m個穩(wěn)定子系統(tǒng)的離散線性切換動力系統(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,得到了一類帶有時變時滯的連續(xù)不確定切換動力系統(tǒng)的魯棒狀態(tài)反饋控制器和切換律設(shè)計方法,在系統(tǒng)存在非線性擾動、時變時滯、不確定性和單個子系統(tǒng)均不能鎮(zhèn)定的條件下,設(shè)計出狀態(tài)反饋控制器和相應的切換律,保證閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。
　　分別針對動力系統(tǒng)的非線性擾動和不確定性,采用線性狀態(tài)反

5、饋方法,分別得到了保證兩類切換大系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的分散控制器和分散切換律設(shè)計方法,同時,考慮了一類非線性切換大系統(tǒng)的觀測器設(shè)計問題,利用凸組合技術(shù),設(shè)計出狀態(tài)觀測器和分散切換律,保證誤差系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定。
　　針對一類混沌系統(tǒng),通過分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征,設(shè)計出簡單有效的線性狀態(tài)反饋控制器,保證受控的閉環(huán)系統(tǒng)在原點全局漸近穩(wěn)定。此方法能廣泛應用到幾類典型混沌系統(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,