時滯大系統(tǒng)的穩(wěn)定性、分散控制及濾波問題研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，在當今社會的各個領(lǐng)域，如工業(yè)、農(nóng)業(yè)，能源、交通、水利、經(jīng)濟管理、生命科學以及IT技術(shù)領(lǐng)域等，形成了各種規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復雜的系統(tǒng)，這類系統(tǒng)通常可以歸結(jié)為大系統(tǒng)而加以研究。另一方面，時滯現(xiàn)象普遍存在且往往是造成系統(tǒng)品質(zhì)惡化甚至不穩(wěn)定的原因。由于大系統(tǒng)各子系統(tǒng)間的信息傳輸總存在或大或小的延時，因此在進行大系統(tǒng)分析或設計時就不能不考慮時滯的作用。所以，時滯大系統(tǒng)的相關(guān)問題研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義

2、。
　　本文結(jié)合Lyapunov-Krasovskii(L-K)泛函、分散控制、模糊控制以及線性矩陣不等式(linear matrix inequality, LMI)等方法和技術(shù)，對時滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性、分散控制以及濾波問題進行了較系統(tǒng)的研究，以求在一定程度上促進大系統(tǒng)理論的深入發(fā)展并為一些實際工程問題提供解決方案。本文的主要內(nèi)容如下
　　1.基于L-K泛函方法以及矩陣范數(shù)理論，考慮了一類離散時滯大系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性問題，所考慮

3、的大系統(tǒng)不僅具有時變時滯，而且具有不確定非線性時滯關(guān)聯(lián)項。所得的時滯無關(guān)魯棒穩(wěn)定性判據(jù)由一族Lyapunov方程和代數(shù)不等式給出，不但保守性低而且計算簡單。同時，所得到的穩(wěn)定性判據(jù)還可用于分散鎮(zhèn)定控制器的設計。
　　2.分別對不確定仿射非線性時滯大系統(tǒng)的分散鎮(zhèn)定、嚴格反饋非線性時滯大系統(tǒng)和不確定非仿射非線性時滯大系統(tǒng)的分散跟蹤控制問題展開研究。通過選擇合適的L-K泛函以及使用模糊逼近技術(shù)對系統(tǒng)的不確定非線性時滯項進行抵消和逼近，設

4、計了幾個模糊自適應分散控制器。由于智能控制方法的使用，控制器的設計無需對不確定非線性系統(tǒng)施加苛刻的假設條件，這使得所提的控制方法具有較廣泛的應用范圍。通過仿真研究，所提控制算法的有效性均得到了驗證
　　3.考慮一類具有參數(shù)不確定性，未知界干擾以及時變時滯關(guān)聯(lián)項的大系統(tǒng)的模型參考分散控制問題?；贚-K泛函方法、LMI技術(shù)以及自適應控制方法，提出了一個模型參考魯棒自適應分散控制器?？刂破鞯脑O計無需當前模型參考控制中苛刻的匹配條件，在

5、維數(shù)匹配以及參考信號有界的條件下甚至不需要參考模型的精確參數(shù)。在此基礎(chǔ)上還進一步考慮了系統(tǒng)的模型參考分散H∞控制問題，為避免控制過程中的自適應參數(shù)持續(xù)增長問題，提出了死區(qū)自適應算法。同時，為改善閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)性能，給出了跟蹤誤差的L2范數(shù)界，提出了改善閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能的兩點措施。
　　4.首先研究了一類含有非線性時滯關(guān)聯(lián)項以及參數(shù)不確定性的連續(xù)大系統(tǒng)在執(zhí)行器發(fā)生故障情況下的保成本可靠分散控制問題?；贚-K泛函方法，首先得到了保成

6、本可靠分散控制器存在性的充分條件，爾后通過將此充分條件轉(zhuǎn)化為一組LMI簡化了控制器的設計?；跀?shù)字控制漸成實際工業(yè)控制主流的背景，進一步考慮了一類離散時滯大系統(tǒng)的可靠分散H∞控制問題，給出了控制器存在的充分條件及參數(shù)表達式。兩種控制方案的有效性均通過仿真示例進行了驗證。
　　5.考慮一類關(guān)聯(lián)時滯系統(tǒng)的H∞濾波器設計問題，以子系統(tǒng)的輸出作為濾波器的輸入，分別為每個子系統(tǒng)設計了一個線性濾波器。每個分散濾波器的參數(shù)只需求解一個LMI，計