切換LPV系統(tǒng)控制及在高超聲速飛行器中的應(yīng)用.pdf

1、切換LPV系統(tǒng)是集合切換系統(tǒng)和LPV系統(tǒng)特點(diǎn)于一身的一類線性系統(tǒng),在工業(yè)過程中有著廣泛的應(yīng)用,特別是在航空航天領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本質(zhì)來講,切換LPV系統(tǒng)是對(duì)傳統(tǒng)LPV系統(tǒng)的進(jìn)一步推廣,更善于處理具有大范圍時(shí)變參數(shù)的系統(tǒng),因而被大量應(yīng)用在飛行器導(dǎo)航與控制領(lǐng)域。本文針對(duì)切換LPV系統(tǒng),主要分析了其在典型切換信號(hào)諸如平均駐留時(shí)間(ADT)和模態(tài)依賴平均駐留時(shí)間切換(MDADT)下的穩(wěn)定性分析和H∞控制問題。進(jìn)而,通過分析不確定丟包對(duì)網(wǎng)

2、絡(luò)控制系統(tǒng)的影響,研究了切換LPV系統(tǒng)在不確定丟包下的H∞控制問題。最后將切換LPV系統(tǒng)建模應(yīng)用在高超聲速飛行器的指令跟蹤控制中。
　　首先,針對(duì)一般離散時(shí)間切換LPV系統(tǒng),本文研究了其在異步切換存在時(shí)穩(wěn)定性分析和H∞控制問題。異步切換行為的產(chǎn)生是由于切換信號(hào)的檢測(cè)通常需要一定的時(shí)間,因而對(duì)切換系統(tǒng)來說,控制器的切換往往滯后于系統(tǒng)模態(tài)的切換。本文假設(shè)異步切換依賴于系統(tǒng)模態(tài),并且在異步切換期間,系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。通過構(gòu)造類李亞普諾夫函

3、數(shù),給出了異步切換LPV系統(tǒng)穩(wěn)定性條件和H∞控制器設(shè)計(jì)方法。最后通過仿真分析驗(yàn)證了控制器設(shè)計(jì)方法的有效性。
　　其次,本文著重研究了不確定丟包對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)性能的影響。不確定丟包的產(chǎn)生是由于傳統(tǒng)針對(duì)網(wǎng)絡(luò)丟包的伯努利二項(xiàng)分布建模的精確期望值很難得到。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性導(dǎo)致了研究不確定網(wǎng)絡(luò)丟包期望是必要的。本文首先分析了一般線性定常的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在不確定丟包存在時(shí)的穩(wěn)定性分析和H∞控制問題。進(jìn)而,本文綜合考慮了切換LPV系統(tǒng)在不確定丟包

4、下的分析與綜合問題。詳細(xì)給出了切換LPV系統(tǒng)在不確定丟包存在時(shí)的穩(wěn)定性分析條件以及H∞控制器設(shè)計(jì)方法,并通過仿真算例驗(yàn)證了該控制器對(duì)不確定丟包的魯棒性。
　　再次,本文研究了一類T-S模糊隨機(jī)切換LPV系統(tǒng)在不確定丟包下的控制。該類T-S模糊隨機(jī)切換LPV系統(tǒng)可以建模為T-S模糊Markov跳躍系統(tǒng)。這里假設(shè)調(diào)控Markov跳躍的概率轉(zhuǎn)移矩陣是部分未知的。進(jìn)而利用模糊基依賴并且模態(tài)依賴的李亞普諾夫函數(shù),給出了該類系統(tǒng)的H∞分析和控

5、制器設(shè)計(jì)條件,并通過單臂機(jī)器人的仿真實(shí)例驗(yàn)證了所得結(jié)果的有效性。
　　最后,本文給出了切換LPV系統(tǒng)在高超聲速飛行器中的應(yīng)用。高超聲速飛行器具有高度非線性,其參數(shù)變化范圍廣,因而有必要用切換LPV方法對(duì)其進(jìn)行建模和控制。本文給出了將高超聲速飛行器縱向剛體模型轉(zhuǎn)化為切換LPV模型的詳細(xì)步驟,并且研究了該切換LPV系統(tǒng)分別在平均駐留時(shí)間切換和模態(tài)依賴平均駐留時(shí)間切換信號(hào)下的指令跟蹤問題。最后通過非線性仿真驗(yàn)證了控制器對(duì)指令信號(hào)的跟蹤效