【摘要】：隨著數(shù)字信號技術(shù)的高速發(fā)展,采樣控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代工業(yè)過程中。該系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)是連續(xù)信號與離散信號共存,這也是系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。然而,現(xiàn)有的采樣控制理論研究都是針對狀態(tài)空間系統(tǒng),而針對廣義系統(tǒng)的研究還較少,由于廣義系統(tǒng)比狀態(tài)空間系統(tǒng)形式更廣泛,可以更好的描述一些實(shí)際系統(tǒng),而且延伸性能更好,容易推廣到狀態(tài)空間系統(tǒng),因此,研究廣義系統(tǒng)的采樣控制具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文以采樣控制理論為框架,通過運(yùn)用輸入時滯法、改進(jìn)的Lyapunov泛函法等方法,研究線性及非線性廣義采樣系統(tǒng)的容許性條件與采樣控制器設(shè)計(jì)問題,所涉及的研究對象包括時滯系統(tǒng)、中立系統(tǒng)、不確定性系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)等,并將得到的理論和方法,推廣到更具有實(shí)際工程應(yīng)用的船舶動力定位系統(tǒng)中去,研究其采樣控制問題。本文的研究內(nèi)容如下:一、研究了線性廣義系統(tǒng)的魯棒H_∞采樣控制問題。首先,針對線性廣義采樣系統(tǒng),通過輸入時滯法,把系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為帶有時變時滯的廣義系統(tǒng),通過構(gòu)造時滯依賴的Lyapunov泛函,并結(jié)合交互式凸組合法,得到了保證系統(tǒng)容許并滿足H_∞性能指標(biāo)的條件。接著,研究了基于混合反饋的廣義中立系統(tǒng)的H_∞采樣控制問題。通過設(shè)計(jì)混合狀態(tài)和導(dǎo)數(shù)反饋控制律,并結(jié)合輸入時滯法,把廣義采樣系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為帶有時變時滯的廣義中立系統(tǒng),并結(jié)合Wirtinger積分不等式及時滯分解法,構(gòu)造了增廣的Lyapunov-Krasovskii泛函,給出了保證廣義中立系統(tǒng)容許并滿足H_∞性能指標(biāo)的充分條件,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的魯棒H_∞采樣控制器。二、研究了不確定定常時滯線性廣義采樣系統(tǒng)的指數(shù)容許性問題。為了充分獲取采樣模型的信息,構(gòu)造了一種新的時滯依賴的Lyapunov泛函,對其只要求在采樣時刻正定,但不需要在整個采樣區(qū)間內(nèi)正定,并分別給出了名義系統(tǒng)和范數(shù)有界不確定性系統(tǒng)的指數(shù)容許性條件及采樣控制器的設(shè)計(jì)方法,得到了保守性更低的結(jié)果。三、研究了一類基于T-S模糊模型的非線性廣義系統(tǒng)的采樣控制與量化問題。首先,針對不帶有量化的非線性廣義采樣系統(tǒng),通過增加重要的或有用的項(xiàng),構(gòu)造了時滯依賴的擴(kuò)大的Lyapunov泛函,使其能夠充分的獲取采樣模型信息,降低系統(tǒng)的保守度,獲取更長的采樣周期,并給出了模糊廣義采樣系統(tǒng)的容許性條件以及模糊采樣控制器的設(shè)計(jì)方法。接著,研究了一類帶有量化的基于T-S模糊模型的非線性廣義系統(tǒng)的采樣控制問題。考慮到量化對系統(tǒng)的影響,引入了對數(shù)量化器,同時,把采樣狀態(tài)的二階積分項(xiàng)等有用項(xiàng)引入到通常的Lyapunov泛函中,構(gòu)造了一個擴(kuò)大的Lyapunov泛函,并結(jié)合交互式凸組合法,給出了保守性更低的容許性條件,并設(shè)計(jì)了帶有量化的模糊采樣控制器。四、將本文的部分理論結(jié)果應(yīng)用到船舶動力定位系統(tǒng),研究該系統(tǒng)的采樣控制問題。首先,針對帶有采樣的非線性船舶動力定位系統(tǒng),通過輸入時滯法,把該系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為時變時滯系統(tǒng)并用T-S模糊模型來表征,給出了使系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定并滿足H_∞性能指標(biāo)的條件。通過仿真結(jié)果表明,所提出的方法可以使船舶動力定位系統(tǒng)在外部干擾的影響下,位置、速度、航向角等可以穩(wěn)定在指定的控制目標(biāo)。接著,基于上述提出的方法,研究了線性化的船舶動力定位系統(tǒng)的魯棒容錯采樣控制問題,建立了帶有跟蹤誤差積分的容錯采樣控制模型,并得到了相應(yīng)的容錯采樣控制器。通過仿真結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的采樣控制器可以保證系統(tǒng)的輸出能夠?qū)⒖夹盘栠M(jìn)行穩(wěn)定跟蹤。
【圖文】：

圖 1-2 零階保持器工作機(jī)理圖Fig.1-2 Working diagram of zero-order holder控制系統(tǒng)的研究方法，，最早是采用間接設(shè)計(jì)法，又分為連續(xù)化前者是將采樣控制系統(tǒng)完全按照連續(xù)系統(tǒng)處理，后者則依據(jù)某化處理。然而，上述這兩種方法只是一種近似方法，對于簡單

船舶動力定位系統(tǒng)的組成
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2638927