本文關(guān)鍵詞：單邊Lipschitz觀測(cè)器及其在機(jī)械系統(tǒng)中控制設(shè)計(jì)

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【摘要】：狀態(tài)反饋是現(xiàn)代控制理論研究中各種綜合問題如鎮(zhèn)定、解耦控制、無靜差跟蹤以及二次型最優(yōu)控制得以實(shí)現(xiàn)的主要手段之一。然而,實(shí)際應(yīng)用中狀態(tài)往往不易直接量測(cè),或者受制于經(jīng)濟(jì)上或物理上的限制,難以獲得系統(tǒng)的全部狀態(tài)。動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)通常需要利用系統(tǒng)的輸入和輸出信息來重構(gòu),即設(shè)計(jì)所謂的狀態(tài)觀測(cè)器,從而借助重構(gòu)的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)狀態(tài)反饋。狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)問題是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的核心問題之一,它不僅具有重要的理論研究意義,也可為系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障檢測(cè)與隔離、混沌同步設(shè)計(jì)等工程實(shí)際問題提供有效的解決方案。工程實(shí)際中的大多數(shù)物理系統(tǒng),包括很多機(jī)械控制系統(tǒng),本質(zhì)上是非線性的,甚至是奇異的,因而針對(duì)非線性奇異系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)問題是亟待解決的重要問題之一。這些系統(tǒng)一般滿足全局或局部Lipschitz非線性條件,但現(xiàn)有文獻(xiàn)中針對(duì)Lipschitz非線性系統(tǒng)的觀測(cè)器設(shè)計(jì)方案通常僅適用于Lipschitz常數(shù)較小的情形。本文在已有Lipschitz觀測(cè)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,引入保守性更低的單邊Lipschitz條件,并考慮外部擾動(dòng)等不確定因素的影響,研究單邊Lipschitz非線性奇異系統(tǒng)的全維和降維狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)方法及其在機(jī)械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。此外,研究了基于單邊Lipschitz非線性觀測(cè)器的單連桿柔性機(jī)械臂系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)方案。本文共有六章,主要研究?jī)?nèi)容歸納如下:(1)針對(duì)存在外界干擾和參數(shù)不確定性的連續(xù)時(shí)間Lipschitz非線性奇異系統(tǒng),基于Lyapunov穩(wěn)定性理論設(shè)計(jì)了保守性更低的H?非線性觀測(cè)器,建立了易于檢驗(yàn)的線性矩陣不等式型觀測(cè)器存在性充分條件;(2)在單邊Lipschitz非線性框架下,應(yīng)用矩陣不等式方法和奇異系統(tǒng)理論,設(shè)計(jì)了離散時(shí)間單邊Lipschitz非線性奇異系統(tǒng)的全維和降維觀測(cè)器,并考慮了其在機(jī)械系統(tǒng)中的應(yīng)用;(3)基于單邊Lipschitz非線性觀測(cè)器和矩陣不等式技術(shù),利用重構(gòu)的系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了單邊Lipschitz非線性系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì),并利用單連桿柔性機(jī)械臂系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析。本文中所提出的非線性觀測(cè)器設(shè)計(jì)方案和基于觀測(cè)器的控制設(shè)計(jì)方案,均利用Scilab或Matlab等軟件平臺(tái)進(jìn)行了仿真分析,仿真效果進(jìn)一步地驗(yàn)證了所提出的觀測(cè)器設(shè)計(jì)方法以及基于觀測(cè)器控制設(shè)計(jì)方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：單邊Lipschitz 奇異系統(tǒng) 狀態(tài)觀測(cè)器 控制器設(shè)計(jì) 柔性機(jī)械臂系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP273
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 課題來源12
• 1.2 課題研究背景和意義12-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究概況14-21
• 1.3.1 非線性系統(tǒng)觀測(cè)器研究概況14-18
• 1.3.2 基于觀測(cè)器的柔性機(jī)械臂控制設(shè)計(jì)研究概況18-21
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 第二章 非線性系統(tǒng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)的相關(guān)理論基礎(chǔ)23-35
• 2.1 非線性系統(tǒng)觀測(cè)器簡(jiǎn)介23-25
• 2.2 Lyapunov穩(wěn)定性理論25-27
• 2.3 非線性觀測(cè)器設(shè)計(jì)理論27-30
• 2.4 線性矩陣不等式簡(jiǎn)介30
• 2.5 相關(guān)定義及基本引理30-32
• 2.6 柔性機(jī)械臂狀態(tài)空間模型簡(jiǎn)介32-34
• 2.7 本章小結(jié)34-35
• 第三章 Lipschitz非線性奇異系統(tǒng)H_∞觀測(cè)器設(shè)計(jì)35-45
• 3.1 系統(tǒng)描述和預(yù)備知識(shí)35-36
• 3.2 非線性H_∞觀測(cè)器設(shè)計(jì)36-42
• 3.3 數(shù)值仿真分析42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 單邊Lipschitz非線性奇異系統(tǒng)觀測(cè)器設(shè)計(jì)及應(yīng)用45-55
• 4.1 系統(tǒng)描述和預(yù)備知識(shí)45-46
• 4.2 全維觀測(cè)器設(shè)計(jì)46-49
• 4.3 降維觀測(cè)器設(shè)計(jì)49-52
• 4.4 在柔性機(jī)械臂系統(tǒng)中的應(yīng)用52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第五章 基于觀測(cè)器的柔性機(jī)械臂控制器設(shè)計(jì)55-65
• 5.1 系統(tǒng)描述和預(yù)備知識(shí)55
• 5.2 基于觀測(cè)器的控制器設(shè)計(jì)55-61
• 5.3 仿真分析61-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 研究總結(jié)65-66
• 6.2 研究展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果72-73
• 致謝73-74

【相似文獻(xiàn)】

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