發(fā)布時(shí)間：2020-08-24 10:50

【摘要】：狀態(tài)反饋在系統(tǒng)的極點(diǎn)配置、鎮(zhèn)定、解耦及跟蹤控制等各種綜合問題的工程實(shí)現(xiàn)中具有重要的作用。但由于實(shí)際系統(tǒng)自身的原因或者測(cè)量手段在經(jīng)濟(jì)性或技術(shù)上的限制,一般情況下很難獲得系統(tǒng)狀態(tài)的全部信息,解決這一問題的有效方法是重構(gòu)系統(tǒng)的狀態(tài),并利用重構(gòu)的狀態(tài)代替原系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行反饋控制設(shè)計(jì)。觀測(cè)器設(shè)計(jì)問題即是研究系統(tǒng)狀態(tài)重構(gòu)的一個(gè)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義的研究課題。自上世紀(jì)六七十年代Kalman和Luenberger提出了對(duì)線性系統(tǒng)的觀測(cè)器設(shè)計(jì)方法以來(lái),觀測(cè)器設(shè)計(jì)問題一直是現(xiàn)代控制理論和控制工程中的一個(gè)熱點(diǎn)問題。雖然觀測(cè)器設(shè)計(jì)理論研究在過去的幾十年里取得了大量的研究成果,但隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步,人們?cè)谏a(chǎn)、生活實(shí)踐中遇到的控制問題越來(lái)越復(fù)雜,系統(tǒng)中常常伴隨有非線性、時(shí)滯、脈沖及不同模態(tài)的混雜等現(xiàn)象的出現(xiàn),這使得控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為變得更為復(fù)雜。因此,針對(duì)日益復(fù)雜的控制系統(tǒng),進(jìn)一步完善、深入研究和發(fā)展觀測(cè)器設(shè)計(jì)理論和方法具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文研究幾類觀測(cè)器的設(shè)計(jì)問題,研究的主要內(nèi)容包括未知輸入觀測(cè)器設(shè)計(jì)、間歇觀測(cè)器設(shè)計(jì)及脈沖觀測(cè)器設(shè)計(jì)。具體的研究工作如下。第一章為緒論,主要簡(jiǎn)述了觀測(cè)器設(shè)計(jì)理論的發(fā)展概況及近十年來(lái)的研究現(xiàn)狀。并對(duì)本文研究問題產(chǎn)生的背景、意義及本文所涉及到的一些基本知識(shí)作簡(jiǎn)要介紹。第二章研究了一類具有未知輸入的切換線性系統(tǒng)的狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)問題。首先通過一種“解耦”的狀態(tài)變換消除未知輸入對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)重構(gòu)的影響,再對(duì)變換后的新系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的降階觀測(cè)器。采用切換時(shí)變Lyapunov函數(shù)方法分析了相應(yīng)誤差系統(tǒng)的穩(wěn)定性,得到了估計(jì)狀態(tài)指數(shù)收斂于初始狀態(tài)的充分條件,觀測(cè)器增益矩陣可通過求解相應(yīng)的線性矩陣不等式(LMI)得到。所得結(jié)果改進(jìn)了已有文獻(xiàn)中的相關(guān)結(jié)果。第三章研究了連續(xù)和離散時(shí)間線性系統(tǒng)的間歇觀測(cè)器設(shè)計(jì)問題。針對(duì)間歇控制的特點(diǎn),采用切換時(shí)變Lyapunov函數(shù)分析相應(yīng)觀測(cè)誤差系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)于連續(xù)時(shí)間線性系統(tǒng),得到能用LMI表示的觀測(cè)器存在的充分條件及觀測(cè)器反饋增益矩陣的計(jì)算方法。而對(duì)于線性離散時(shí)間系統(tǒng),也得到了觀測(cè)器存在的矩陣不等式條件以及在公共Lyapunov函數(shù)方法下的觀測(cè)器反饋增益矩陣的求法。最后,給出連續(xù)和離散情形的間歇觀測(cè)器設(shè)計(jì)的數(shù)值仿真算例。第四章首先考慮了一類Lipschitz非線性連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的間歇觀測(cè)器設(shè)計(jì)問題。采用切換時(shí)變I函數(shù)方法結(jié)合凸組合技術(shù),得到了相應(yīng)誤差系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定的充分條件,且可以通過求解一組LMI得到觀測(cè)器的增益矩陣。其次,研究了一類非線性連續(xù)時(shí)間時(shí)滯系統(tǒng)的間歇觀測(cè)器設(shè)計(jì)問題。對(duì)系統(tǒng)具有有界狀態(tài)時(shí)滯和有界可微的狀態(tài)時(shí)滯的兩種情形,分別采用Razumikhin 和 Lyapunov- Krasovskii技術(shù)得到了用LMI表示的觀測(cè)器收斂條件和觀測(cè)器設(shè)計(jì)方法。最后,將所提的方法應(yīng)用于Chua's電路等復(fù)雜系統(tǒng)的間歇觀測(cè)器設(shè)計(jì),仿真結(jié)果表明,理論結(jié)果與實(shí)例分析相吻合。第五章研究了一類滿足單邊Lipschitz條件的非線性連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的脈沖觀測(cè)器設(shè)計(jì)問題。采用時(shí)變Lyapunov函數(shù)方法得到具有可變更新區(qū)間的脈沖觀測(cè)器存在的充分條件,觀測(cè)器增益矩陣可通過求解相應(yīng)的LMI得到。數(shù)值仿真算例表明,所提出的方法相比傳統(tǒng)Lipschitz條件下觀測(cè)器設(shè)計(jì)方法具有更廣的應(yīng)用范圍。最后對(duì)全文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行總結(jié),并提出了若干有待進(jìn)一步研究的問題。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP13

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 孫希明,陳兵,孫文安,趙軍;一類中立時(shí)滯系統(tǒng)時(shí)滯相關(guān)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào);2005年04期

2 姜建芳,向崢嶸;一類非線性系統(tǒng)的魯棒狀態(tài)觀測(cè)器[J];南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年06期

3 李繁飆;石碰;蘇曉杰;;不確定半馬爾可夫跳變系統(tǒng)的滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì)[J];系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué);2014年10期

本文編號(hào)：2802367