几类具有下三角结构的非线性系统的鲁棒控制

摘要

实际中存在的控制系统大多是非线性控制系统，而且不确定和干扰常常是不可避免的。因而非线性系统的鲁棒控制是十分重要而且活跃的研究领域。但由于非线性系统的复杂性，这方面的研究难度很大，尚缺乏系统有效的研究方法。从非线性系统的结构特性出发，利用现代控制技术来研究非线性系统的鲁棒控制问题是一个有效的途径。 本论文主要针对几类具有下三角结构的非线性系统，利用构造性方法研究其鲁棒控制问题。为这些系统提供输出跟踪、鲁棒镇定和不变控制等设计方法。具体工作归纳如下： 第一章简要地介绍了非线性控制系统及其研究现状、非线性系统鲁棒控制及其进展、构造性方法和其实际应用背景、以及不遵循确定性等价原理的自适应机制及本文的主要工作。 第二章，在不遵循确定性等价原理的自适应机制下，结合Backstepping技术，研究了一类下三角结构的非线性系统的输出跟踪控制问题和其在Power Converter系统中的应用。 第三章在第二章的基础上，针对更广泛一类参数严格反馈型非线性系统，利用Backstepping技术和不遵循确定性等价原理的自适应机制，解决其输出跟踪问题并应用到柔性交流传输(FACTS)系统中。 第四章我们针对一类含有不确定参数的广义输出反馈标准型系统，利用不遵循确定性等价原理的参数估计和状态观测方法，解决其输出跟踪控制问题。 第五章针对一类含有不确定参数的广义输出反馈标准型的非最小相非线性系统，结合使用自适应Backstepping技术和小增益定理，设计了其鲁棒输出反馈镇定器。 第六章利用不遵循确定性等价原理的自适应机制和增加幂积分器技术，将处理一类具有不可控不稳定线性化的线性参数化的本质非线性p-标准型系统的全局自适应实用输出跟踪问题。 第七章针对一类具有特殊的块下三角结构的非线性系统，研究了其鲁棒不变控制问题。利用无源性方法和近年来流行的切换技术将线性子系统转化为鲁棒严格无源系统，实现了任意切换下子系统的渐近稳定，进而在设计不变域、不变函数的基础上实现了整个系统的不变控制。 论文的第八章是结论与对下一步研究工作的展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1非线性系统及其研究现状

1.2非线性系统的鲁棒控制及其进展

1.3构造性控制方法及其应用背景

1.4不遵循确定性等价原理的自适应机制

1.5本文的主要工作

第二章一类具有下三角结构的非线性系统的输出跟踪

2.1引言

2.2问题描述

2.3控制律设计

2.4 Buck Power Converter的电压跟踪控制

2.5结论

第三章一类参数严格反馈型非线性系统的跟踪控制

3.1引言

3.2系统描述

3.3控制器设计

3.4 FACTS系统的非线性自适应控制

3.5结论

第四章一类广义输出反馈标准型的非线性系统的输出跟踪

4.1引言

4.2系统描述及控制目标

4.3控制器设计

4.4主汽门系统的自适应控制

4.5数值例子

4.6结论

第五章一类广义输出反馈标准型非最小相非线性系统的鲁棒镇定

5.1引言

5.2系统描述及控制目标

5.3控制器设计

5.4数值例子

5.5结论

第六章一类具有p-标准型非线性系统的实用输出跟踪

6.1引言

6.2系统描述及控制目标

6.3自适应实用输出跟踪

6.4数值例子

6.5结论

第七章一类块下三角非线性系统的鲁棒不变切换控制

7.1引言

7.2预备知识

7.3单输入级联系统的鲁棒不变切换控制

7.4多输入级联系统的鲁棒不变切换控制

7.5结论

第八章结束语

参考文献

致谢

攻读博士学位期间所做的主要工作

作者从事科学研究和学习经历的简历