系统样本值反馈镇定研究

发布时间：2017-05-14 13:01

  本文关键词：系统样本值反馈镇定研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：采样数据广泛存在于计算机控制系统、混杂系统及嵌入式控制系统等系统中。数据的离散性和过程的连续性,使得系统中的连续信号和离散信号的相互交叠,造成系统的稳定性分析变得更加困难。在论文中,主要研究了采样系统的状态反馈和输出反馈镇定问题。分别提出了基于采样状态的反馈控制器设计方案和基于输出采样数据的观测器设计方案。针对由于采样带来的信号离散化问题,通过引入控制输入时滞方法来解决离散和连续共存的问题,把采样系统变为基于输入时滞的连续时间系统。用于系统稳定性分析和实现系统的反馈镇定的主要理论依据是Lyapunov稳定性理论。通过构建Lyapunov-Krasovskii泛函,利用凸组合变换,结合线性矩阵不等式(LMIs),即可得出系统有解的可行性条件,进而计算得到控制器增益。论文中主要研究了四个问题:(1)给出基于状态样本值的反馈控制器设计方案。结合Lyapunov-Krasovskii泛函,讨论了采样系统的状态反馈控制器的设计问题,分析了采样系统状态反馈使得系统镇定的充分条件,并通过线性矩阵不等式的可行性解,得出采样系统状态反馈镇定的增益阵。(2)给出了基于输出样本值的状态观测器设计及系统反馈镇定问题的研究结论。在讨论了基于输出样本值的观测器设计之后,通过系统重构的状态及观测器误差,得到了增广系统反馈镇定的充分条件,并通过对线性矩阵不等式的可行性求解,得到系统的反馈增益阵K及观测器增益阵L,最后通过Matlab仿真,得到了相应状态曲线和控制曲线,通过分析曲线的合理性,说明了方法的可行性。(3)给出了变采样周期状态样本值反馈模糊控制器设计。考虑T-S模型描述的非线性系统条件下,系统基于状态样本值的反馈控制设计。分析T-S模型下的Lyapunov-Krasovskii泛函,设计了状态样本值反馈控制器,得到了系统稳定性的充分条件,并通过Matlab工具箱求解线性矩阵不等式组的解,求得系统在稳定条件下的反馈增益阵K及最大时滞允许值?。(4)结合T-S模型表示的的非线性采样控制系统,完成输出样本值反馈设计观测器并实现镇定的问题。首先基于输出样本值、观测器误差,构建模糊采样观测器结构,然后创建新的系统变量并设计Lyapunov-Krasovskii泛函,通过凸组合变换,结合自由权变量,分析出系统的稳定性条件,对线性矩阵不等式的可行性求解,得到系统的反馈子增益阵iK及各子观测器增益阵iL,最后通过Matlab仿真,得到了相应状态曲线和控制曲线的合理性,说明了方法的可行性。
【关键词】：T-S模糊系统 线性矩阵不等式 输入时滞 样本值 观测器
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP13
【目录】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 第一章 引言8-12
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 目前的研究现状9-10
• 1.3 本课题的研究内容10-12
• 第二章 预备知识12-24
• 2.1 状态反馈与输出反馈12-14
• 2.1.1 状态反馈12-13
• 2.1.2 输出反馈13
• 2.1.3 状态反馈和输出反馈的比较13-14
• 2.2 状态重构问题14
• 2.3 状态观测器的构成方法14-16
• 2.4 系统的平衡状态16
• 2.5 连续时间系统Lyapunov稳定性16-17
• 2.6 Lyapunov稳定性的基本判定定理17
• 2.7 离散时间系统Lyapunov稳定性17-18
• 2.8 时滞系统稳定性分析的基本方法18-20
• 2.8.1 Lyapunov-Krasovskii泛函的设计18-19
• 2.8.2 Lyapunov-Krasovskii泛函的选取19-20
• 2.9 线性矩阵不等式（LMI）工具箱20-21
• 2.10 线性矩阵不等式及相关术语21
• 2.11 论文中用到的引理21-24
• 第三章 线性系统状态样本值反馈控制器的设计24-32
• 3.1 引言24
• 3.2 问题描述及预备知识24-25
• 3.3 主要结果25-30
• 3.4 数值实例30
• 3.5 结论30-32
• 第四章 基于输出样本值的状态观测器设计及系统反馈镇定32-44
• 4.1 问题提出32-34
• 4.2 主要结果34-40
• 4.3 仿真例子40-42
• 4.4 结束语42-44
• 第五章 状态样本值变周期采样模糊控制器设计44-54
• 5.1 问题提出44-47
• 5.2 主要定理47-51
• 5.3 仿真例子51-52
• 5.4 结束语52-54
• 第六章 基于T-S模型的非线性采样控制系统输出样本值反馈镇定54-68
• 6.1 问题描述54-56
• 6.2 主要结果56-63
• 6.3 仿真例子63-65
• 6.4 结束语65-68
• 第七章 论文总结与展望68-70
• 7.1 本文的创新点69
• 7.2 对未来的展望69-70
• 参考文献70-78
• 致谢78-80
• 攻读博士学位期间的研究成果80-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：365206