带高阶项的积分器链的饱和控制

摘要

饱和是控制工程中最为普遍的非线性之一，大多数执行器不可避免的会出现饱和。对此，研究者们发展了一种饱和方法，即在控制设计的过程中即考虑控制输入的限制，用含有饱和函数的控制律使系统镇定。运用饱和方法，Sussmann、Teel等人曾经为积分器链这个最简单的线性系统给出了相应的镇定设计。拓展积分器链的饱和设计思想，本文拟解决一些含有高阶非线性项的积分器链的镇定问题，得到简单控制律，同时形成一种系统的设计方法。 所做的主要工作如下： 1）针对积分器链，给出了一种和式的饱和控制律，并得到一种有利于非线性积分器链镇定设计的重要启示，即通过恰当设置饱和度，可以保证系统状态收敛到各不相同的小区域。 2）将积分器链的饱和设计思想初步扩展到含有高阶非线性项的积分器链。由于系统的前馈型结构，由于采用自下而上的迭代分析方式，可发现高阶非线性项实际上将成为影响稳定性的次要因素。由此，我们可以不同的简单的方式处理前人文献中的非线性系统。用熟知的范德坡方程和一个链式系统对算法进行了说明。 3）考虑不确定非线性前馈型大系统的分散鲁棒镇定，为两种不同结构的系统设计了简单的饱和控制律。通过运用抑制高阶非线性项的设计与分析思想，通过运用互联系统的稳定性和有界性判据，此处不依赖通常的线性矩阵不等式技巧，也不倚重李雅普诺夫函数的构造。 4）将抑制高阶非线性项的思想应用于两个典型实际模型--灵敏磁性探向系统和惯性轮倒立摆，得到不同于前人的镇定设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1饱和特性及其对系统的影响

1.2饱和设计的研究现状

1.3本文的工作

第二章基本稳定原理

2.1李雅普诺夫稳定性基本概念

2.1.1李雅普诺夫稳定性定义

2.1.2稳定性的相关判据

2.2非线性互联系统的有界性与稳定性判据

2.3观测器的设计

2.4本章小结

第三章积分器链的饱和设计

3.1积分器链饱和控制的回顾

3.1.1 Sussmann的和式饱和设计

3.1.2Teel的嵌套饱和设计

3.2本文的饱和设计

3.3三种饱和设计的仿真验证

3.4不同饱和控制法的比较

3.5积分器链的观测器设计

3.6本章小结

第四章含有高阶项的积分器链的饱和控制

4.1范德坡方程的镇定

4.2含有高阶项的链式系统的镇定

4.3本章小结

第五章非线性前馈型大系统的分散鲁棒镇定

5.1第一类不确定前馈型大系统的分散镇定

5.2第二类不确定前馈型大系统的分散镇定

5.3本章小结

第六章典型非线性模型的镇定

6.1工业灵敏磁性探向系统的镇定

6.2惯性轮倒立摆的时滞状态反馈设计

6.2.1惯性轮倒立摆的镇定设计

6.2.2惯性轮倒立摆系统的仿真验证

6.2.3本节结论

6.3本章小结

第七章总结与展望

7.1本文总结

7.2下一步的工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果