具有事件触发机制的执行器饱和系统的分析与控制

摘要

随着现代工业对控制系统性能要求的不断提高，传统的线性反馈控制已经很难满足各种实际需要。这是由于非线性现象是客观世界普遍存在的。其中，饱和非线性是控制系统非线性问题中较为常见和重要的一种非线性问题，其在工程学控制系统中也是广泛存在的。因此，饱和系统的控制问题受到了国内外控制界的普遍重视。另一方面，事件触发控制机制是基于系统状态（输出）的特定条件决定控制任务刷新与否的控制机制，具有减少控制任务执行次数、节省能耗、节省网络资源等优势。本文将事件触发机制与具有执行器饱和的动态系统结合，分别研究了饱和系统的事件触发控制器、事件触发L∞动态输出反馈控制器以及事件触发切换L∞动态输出反馈控制器的设计问题。包括以下几个方面: 首先，研究了具有执行器饱和的线性系统的事件触发控制，共同设计了事件发生器和抗饱和补偿器，其中事件触发条件是基于输出的。利用Lyapunov稳定性理论给出了事件发生器和抗饱和补偿器同时存在的条件。并给出了两次连续事件触发间隔的最小正下界，避免了奇诺现象。并通过仿真验证了结果的可行性和有效性。 其次，针对具有执行器饱和的线性系统在无外界干扰的情况下共同设计动态输出反馈控制器、事件发生器与抗饱和补偿器，给出了共同设计的充分条件。同时在有外界干扰的情况下设计包括事件发生器和抗饱和补偿器的L∞动态输出反馈控制器，扩大了吸引域，并给出了求解最大容许干扰能力以及系统的L∞性能、事件触发条件与吸引域的最优解的算法。除此之外，还给出了两次连续触发时间间隔的最小正下界，避免在有限的时间内触发无数次。通过仿真，验证说明了共同设计的可行性。 最后，考虑具有执行器饱和的系统，设计基于事件触发机制的切换L∞动态输出反馈控制器。给出了切换L∞动态输出反馈控制器、事件发生器与抗饱和补偿器共同设计的充分条件，较单一控制器相比，扩大了吸引域。并给出了求解最大容许干扰能力以及系统的L∞性能、事件触发条件与吸引域的最优解的算法。此外，还给出了两次连续触发时间间隔的最小正下界，避免了奇诺现象的发生。仿真研究表明了设计的有效性。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1选题背景及研究意义

1．2国内外研究现状

1．2．1饱和系统的研究现状

1．2．2事件触发控制的研究现状

1．2．3切换系统的研究现状

1．3本文的主要工作

2．1引言

2．2饱和系统

2．3事件触发控制

2．4切换系统

2．5常用定义及引理

2．6数学符号说明

2．7本章小结

第3章具有执行器饱和系统的事件触发抗饱和控制器设计

3．1引言

3．2问题描述

3．3主要结果

3．3．1事件发生器和抗饱和补偿器的联合设计

3．3．2两次连续触发间隔

3．4仿真结果

3．5本章小结

第4章执行器饱和系统的L∞动态输出反馈事件触发控制器设计

4．1引言

4．2问题描述

4．3主要结果

4．3．1基于事件触发机制的具有执行器饱和系统的区域镇定条件

4．3．2基于事件触发机制的具有执行器饱和系统的L∞控制器设计

4．3．3两次连续事件触发间隔

4．4仿真结果

4．4．1无外界干扰系统仿真结果

4．4．2L∞动态控制系统仿真结果

4．5本章小结

第5章具有执行器饱和系统的切换L∞动态输出反馈事件触发控制器设计

5．1引言

5．2问题描述

5．3主要结果

5．3．1具有执行器饱和系统的切换L∞动态输出反馈事件触发控制器设计

5．3．2两次连续事件触发间隔

5．4仿真结果

5．5本章小结

第6章结论与展望

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间所做的工作