基于算子理论的优化跟踪控制系统研究

发布时间：2017-05-24 11:07

  本文关键词：基于算子理论的优化跟踪控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文主要针对含有有界不确定性的非线性系统的优化跟踪控制进行了研究。在实际的控制系统中,绝大多数系统都是非线性系统,而且这些系统的精确模型很难得到,再加上系统中存在各种干扰和不确定性因素,对于系统的跟踪控制产生了很大影响。对于此类系统的控制,一般先对系统进行鲁棒控制,保证系统的鲁棒稳定性,然后在鲁棒稳定的基础上对系统进行跟踪控制。对于系统鲁棒控制的方法有很多,其中基于算子理论的鲁棒右互质分解的方法是一种比较新颖的方法,对于含有不确定的系统的鲁棒控制具有很好的效果,所以文章采用基于算子理论的鲁棒右互质分解的方法来保证系统的鲁棒稳定性,然后再此基础上研究了系统的优化跟踪控制。一般对于跟踪控制器的设计需要计算算子的逆,而算子的逆在一般情况下很难得到,所以目前研究人员都采用求算子的近似逆的方法来设计跟踪算子,但是这些方法都没有很好的解决算子逆的问题。所以本文提出避免求算子的逆的方法,文中主要提出了两种跟踪控制方案来提高系统的跟踪控制性能:基于等效代换的优化跟踪控制,基于Lipschitz范数的优化跟踪控制。其中,第一种设计方案可以实现系统的优化跟踪,但是一种次优解的方案;第二种方案的对第一种方案的次优解的缺点进行改进,并探讨了利用Bezout恒等式来设计跟踪算子的初步方案。本文的主要内容包括下面两个方面。首先,介绍了珀尔贴制冷技术、珀尔贴制冷系统的模型,并在基于算子理论的鲁棒右互质分解的方法保证系统鲁棒稳定的基础上,提出了基于等效代换的跟踪控制方案,并采用了基于罚函数的粒子群优化算法对该跟踪算子中的参数进行优化,仿真结果表明了该方法可以实现系统的跟踪控制,但是该方法是一种次优解,系统的动态特性需要进一步改善。随后,针对等效代换中次优解的问题,在理论上提出了基于Lipschitz范数的跟踪控制方案,并采用基于罚函数的粒子群优化算法对跟踪算子中的参数进行优化,接着通过仿真和实验结果验证了该方案改进的有效性。最后探讨了跟踪算子下一步的设计思路,为接下来的研究提供了方向。总之,本文在系统鲁棒稳定的基础上,研究了系统的优化跟踪控制器的设计问题,提出了基于等效代换的优化跟踪控制和基于Lipschitz范数的优化跟踪控制两种方案,并对接下来跟踪算子的设计进行了探讨。最后的仿真和实验结果可以验证所提方法的可行性和有效性。
【关键词】：算子理论 非线性系统 鲁棒控制 优化跟踪控制 粒子群优化算法
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP18;TP13
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1.绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景和意义10-12
• 1.2 非线性系统跟踪控制研究现状及分析12-13
• 1.3 优化跟踪控制研究现状及分析13-16
• 1.4 本章小结16-17
• 2. 数学理论基础17-27
• 2.1 算子理论基础17-22
• 2.1.1 算子的定义17-19
• 2.1.2 算子右互质分解19-20
• 2.1.3 基于算子理论的鲁棒右互质分解20-22
• 2.2 粒子群优化理论基础22-25
• 2.2.1 粒子群智能计算概述22-23
• 2.2.2 基于罚函数的粒子群优化计算分析23-25
• 2.3 本章小结25-27
• 3 基于等效代换的优化跟踪控制27-43
• 3.1 珀尔贴制冷系统的鲁棒控制27-34
• 3.1.1 半导体制冷技术介绍27-29
• 3.1.2 珀尔贴制冷系统介绍29-30
• 3.1.3 珀尔贴制冷系统的建模30-32
• 3.1.4 珀尔贴制冷系统的鲁棒控制32-34
• 3.2 珀尔贴制冷系统的优化跟踪控制34-38
• 3.2.1 珀尔贴制冷系统的跟踪控制器的设计34-37
• 3.2.2 基于等效代换的优化跟踪控制37-38
• 3.3 系统的仿真结果分析38-41
• 3.4 本章小结41-43
• 4. 基于LIPSCHITZ范数的优化跟踪控制43-54
• 4.1 优化跟踪算子的设计43-46
• 4.2 系统的仿真与实验结果分析46-50
• 4.2.1 系统的仿真结果分析46-48
• 4.2.2 系统的实验结果分析48-50
• 4.3 对跟踪算子设计的探讨50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5. 总结与展望54-55
• 参考文献55-60
• 附录：硕士研究生学习阶段发表论文60-61
• 致谢61-62

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 丘成桐;科技奖励国际论坛 第四讲 数学与科技[J];中国科技奖励;2004年03期

2 任列辉,陈志雨,宋文淼;用电磁场算子理论分析TEM室的传输特性[J];电子学报;2005年01期

3 张端金,杨成梧;反馈控制系统Delta算子理论的研究与发展[J];控制理论与应用;1998年02期

4 马克军;常见信号作用下连续系统完全响应的直接确定[J];长春邮电学院学报;1995年01期

5 ;[J];;年期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 宫婷;套代数框架下线性时变系统的若干问题[D];大连理工大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 刘萍;基于算子理论的优化跟踪控制系统研究[D];中原工学院;2015年

2 武文胜;H~∞的弱星拓扑生成元及其在算子理论研究中的初步应用[D];吉林大学;2010年

  本文关键词：基于算子理论的优化跟踪控制系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：390576