一类非光滑不确定系统若干控制问题研究

发布时间：2017-10-12 11:20

  本文关键词：一类非光滑不确定系统若干控制问题研究

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【摘要】：非光滑不确定系统的动态特性往往表现为系统部分状态含有某种非光滑不确定性因素,这类系统在工程实践中大量存在。虽然各国学者在非光滑控制领域做了大量的卓有成效的工作,但由于非光滑不确定系统问题的复杂多样性,导致现有非光滑控制理论及分析方法成果还不足以处理非光滑不确定控制系统在实践中遇到的所有问题。所以从理论和应用角度对非光滑不确定控制系统进行深入研究,改进和完善现有非光滑控制系统分析和设计具有重要的理论意义和工程价值。本文从工业控制领域实际应用角度,选取具有典型代表意义的非光滑不确定系统,对非光滑不确定系统的三类控制问题进行了深入研究,这三类问题分别为：1.非光滑不确定系统的稳态分析问题；2.具有不确定切换面的鲁棒滑模控制问题；3.状态饱和非光滑不确定系统的反馈控制律设计问题。具体如下：首先,针对PD控制作用下的存在静摩擦力的二阶机械系统进行了稳态分析,讨论了在欠阻尼和过阻尼两种状况下,系统初始条件与系统运动轨迹及稳态误差的确切关系。分析结果表明,在过阻尼情况下：系统稳态误差将直接收敛于最大值,在欠阻尼情况下,系统稳态误差可根据初始条件进行调节。其次,对线性不确定系统和非线性不确定系统的鲁棒滑模控制问题进行了深入研究,针对所选择切换面存在一定不确定性时滑模控制的设计问题,给出了具有不确定线性切换面和不确定非线性切换面的滑模状态的稳定条件及滑模动态设计与鲁棒趋近律设计方法。最后,针对一类含饱和特性的三阶状态受限系统,对在非光滑反馈控制律作用下系统稳态与初始条件的关系进行了研究,建立了二者之间的直接联系。在此基础上,给出了一种非光滑反馈控制与开环补偿相结合的复合控制设计方法,并在舵角饱和约束条件下船舶艏摇控制问题上应用复合控制方法进行了仿真验证。仿真结果表明,本文给出的设计方法不仅可使闭环系统获得全局渐近稳定,而且可以有效的消除系统静态误差,同时较一般设计方法有较好的响应性能。
【关键词】：非光滑动态系统 不确定性 非光滑反馈控制 滑模控制
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP13
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-29
• 1.1 课题背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状及分析13-22
• 1.2.1 非光滑分析研究现状14-15
• 1.2.2 非光滑微分方程研究现状15-16
• 1.2.3 非光滑控制系统研究现状16-20
• 1.2.4 研究现状小结20-22
• 1.3 非光滑不确定系统控制问题概述22-26
• 1.3.1 非光滑不确定系统稳态分析问题23-24
• 1.3.2 非光滑不确定系统滑模控制设计问题24-25
• 1.3.3 非光滑不确定系统反馈控制应用问题25-26
• 1.4 本文主要研究内容及章节安排26-29
• 第2章 现代非光滑分析与控制基础29-40
• 2.1 引言29
• 2.2 非光滑动态系统29-31
• 2.3 非光滑分析基础31-33
• 2.4 非光滑动态系统轨迹的定性讨论33-36
• 2.5 非光滑控制系统设计方法36-39
• 2.6 本章小结39-40
• 第3章 一类二阶机械系统非光滑稳态分析40-61
• 3.1 引言40-41
• 3.2 问题的描述41-42
• 3.3 二阶机械系统非光滑稳态定性分析42-47
• 3.4 二阶机械系统非光滑稳态定量分析47-59
• 3.4.1 过阻尼二阶系统非光滑稳态定量分析48-51
• 3.4.2 欠阻尼二阶系统非光滑稳态定量分析51-54
• 3.4.3 仿真算例54-59
• 3.5 本章小结59-61
• 第4章 具有不确定切换面的鲁棒滑模控制61-84
• 4.1 引言61-62
• 4.2 具有线性不确定切换面的鲁棒滑模控制器设计62-73
• 4.2.1 具有线性不确定切换面的鲁棒滑模控制问题62-63
• 4.2.2 不确定线性切换面上的滑模动态设计63-65
• 4.2.3 鲁棒趋近律设计65-67
• 4.2.4 仿真算例67-73
• 4.3 具有非线性不确定切换面的鲁棒滑模控制设计73-82
• 4.3.1 具有非线性不确定切换面的鲁棒滑模控制问题73-74
• 4.3.2 不确定非线性切换面上的滑模动态设计74
• 4.3.3 鲁棒趋近律设计74-77
• 4.3.4 仿真算例77-82
• 4.4 本章小结82-84
• 第5章 一类饱和系统非光滑控制84-109
• 5.1 引言84-85
• 5.2 问题描述85-87
• 5.3 二阶输入饱和系统的线性反馈控制87-90
• 5.3.1 具有饱和输入的积分控制系统设计87-88
• 5.3.2 具有饱和输入的二阶控制系统设计88-90
• 5.4 三阶状态饱和系统非光滑反馈控制设计90-94
• 5.4.1 三阶状态饱和系统非光滑反馈控制设计90-92
• 5.4.2 三阶状态饱和系统非光滑复合控制设计92-94
• 5.5 船舶艏摇角非光滑复合控制94-107
• 5.5.1 船舶平面运动模型94-98
• 5.5.2 舵机伺服系统模型98-99
• 5.5.3 执行器饱和约束的船舶艏摇控制问题99-100
• 5.5.4 船舶艏摇非光滑复合控制仿真验证100-107
• 5.6 本章小结107-109
• 第6章 结论与展望109-113
• 6.1 主要结论109-110
• 6.2 工作展望110-113
• 参考文献113-124
• 攻读学位期间发表和录用的论文124-126
• 致谢126-127
• 作者简介127

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 ;Stability analysis for a second-order continuous finite-time control system subject to a disturbance[J];Journal of Control Theory and Applications;2009年03期

2 冯勇,安澄全,李涛;采用双滑模平面减小一类非线性系统稳态误差[J];控制与决策;2000年03期

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本文编号：1018401