本文關(guān)鍵詞：執(zhí)行器飽和Delta算子系統(tǒng)吸引域分析

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【摘要】：眾所周知,在物理世界中幾乎所有系統(tǒng)都存在飽和現(xiàn)象,這使得人們對控制系統(tǒng)的性能分析變的更加困難。面對飽和非線性問題,大多數(shù)人都是假設(shè)在理想情況下,對控制系統(tǒng)的性能進行研究。然而在實際系統(tǒng)中,如果飽和現(xiàn)象被忽略,常常會造成執(zhí)行器輸出值與理論值之間的誤差增大,降低系統(tǒng)的性能。近年來,雖然對執(zhí)行器飽和控制系統(tǒng)的研究已經(jīng)取得了長足的發(fā)展,但是在Delta域里面考慮執(zhí)行器飽和以及執(zhí)行器故障的成果卻并不多見。本文研究了帶有飽和執(zhí)行器Delta算子系統(tǒng)的吸引域問題。通過設(shè)計控制器,降低了估計飽和執(zhí)行器Delta算子系統(tǒng)吸引域的保守性,提高了系統(tǒng)的收斂速度。研究了帶有飽和執(zhí)行器Delta算子系統(tǒng)的半全局穩(wěn)定性問題,以及帶有飽和執(zhí)行器Delta算子系統(tǒng)的容錯控制問題,得到了系統(tǒng)穩(wěn)定的判定條件,擴大了系統(tǒng)的吸引域。主要的研究成果如下:首先,基于Delta算子方法研究了執(zhí)行器飽和控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。通過合理的提升系統(tǒng)的采樣步長來降低估計系統(tǒng)吸引域時的保守性。橢球集合用來描述飽和執(zhí)行器Delta算子系統(tǒng)的不變集。形狀參考集合用來估計系統(tǒng)的吸引域。通過設(shè)計Lyapunov函數(shù)得到了系統(tǒng)穩(wěn)定的矩陣不等式判定條件。最后通過數(shù)值仿真,驗證了論文所提方法的有效性。其次,研究了帶執(zhí)行器飽和的Delta算子系統(tǒng)的狀態(tài)收斂速度問題。與此同時,線性矩陣不等式被用來計算執(zhí)行器飽和Delta算子系統(tǒng)的橢球集合。通過采用新的控制策略提高了系統(tǒng)的收斂速度。最后通過數(shù)值仿真,驗證了論文所提方法的有效性。再次,基于Delta算子方法研究了執(zhí)行器飽和控制系統(tǒng)在零控域內(nèi)的半全局穩(wěn)定性問題。零控域的概念首次被引入到Delta算子系統(tǒng)模型中。線性矩陣不等式被用來計算飽和執(zhí)行器Delta算子系統(tǒng)的橢球集合。通過設(shè)計切換控制器來保證執(zhí)行器飽和Delta算子系統(tǒng)在給定區(qū)域內(nèi)半全局穩(wěn)定。最后通過數(shù)值仿真,驗證了論文所提方法的有效性。最后,研究了帶執(zhí)行器飽和Delta算子系統(tǒng)的容錯控制問題。針對帶有飽和非線性約束以及執(zhí)行器故障的控制系統(tǒng)建立Delta算子數(shù)學模型,通過分析飽和項以及故障項的表達式來設(shè)計容錯控制器。同樣,橢球集合被用來描述Delta算子系統(tǒng)的不變集。線性矩陣不等式被用來計算飽和執(zhí)行器Delta算子系統(tǒng)的橢球集合。凸包的形式被用來將飽和非線性部分線性化。最后通過數(shù)值仿真,驗證了論文所提方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：飽和執(zhí)行器 Delta算子 吸引域 容錯控制
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP13
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 Delta算子的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 執(zhí)行器飽和的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 容錯控制的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 論文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排17-19
• 第2章 執(zhí)行器飽和Delta算子系統(tǒng)吸引域面積擴大研究19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 問題描述19-21
• 2.3 利用提升技術(shù)擴大系統(tǒng)的吸引域21-27
• 2.3.1 估計系統(tǒng)吸引域22-23
• 2.3.2 擴大系統(tǒng)的吸引域23-27
• 2.4 數(shù)值仿真27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 執(zhí)行器飽和Delta算子系統(tǒng)吸引域內(nèi)收斂速度研究29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 問題描述29-31
• 3.3 主要結(jié)果31-37
• 3.4 數(shù)值仿真37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第4章 吸引域內(nèi)執(zhí)行器飽和Delta算子系統(tǒng)半全局穩(wěn)定性40-54
• 4.1 引言40-41
• 4.2 問題描述41-42
• 4.3 擴大系統(tǒng)的吸引域42-44
• 4.4 半全局全局穩(wěn)定性分析44-50
• 4.4.1 設(shè)計一系列的控制器44-49
• 4.4.2 優(yōu)化吸引域49-50
• 4.5 數(shù)值仿真50-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第5章 吸引域內(nèi)執(zhí)行器飽和Delta算子系統(tǒng)容錯控制54-68
• 5.1 引言54
• 5.2 問題描述54-56
• 5.3 主要結(jié)果56-58
• 5.4 性能優(yōu)化58-64
• 5.4.1 降低計算復雜度58-60
• 5.4.2 吸引域優(yōu)化以及抗干擾處理60-64
• 5.5 數(shù)值仿真64-67
• 5.6 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻70-75
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果75-76
• 致謝76

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