非线性不确定系统的非线性PI控制与应用

摘要

随着非线性控制理论研究的深入，非线性不确定系统的控制成为目前控制界的研究热点之一。非线性PI控制是一种新型的控制方法，它摒弃了传统自适应控制采用的参数辨识加反馈控制器设计的结构，将系统的动态表达成期望动态特性加扰动项的形式，在不知道非线性不确定函数具体形式的情况下，通过确定该函数的界来设计控制器的参数，使系统能够达到期望动态特性。永磁同步电动机 (PMSM)是典型的非线性系统，本文考虑了转矩波动、摩擦系数的变化和各种不确定扰动，建立了包含非线性不确定项的PMSM数学模型，针对所提模型，采用非线性PI控制方法进行速度控制器的设计，实现对参考速度信号的跟踪，仿真结果表明该控制算法具有良好的动态性能和鲁棒性。 在工业生产过程和其他制造行业中，许多系统往往包含一个以上的时标，这类系统就称为奇异摄动系统，研究奇异摄动系统的控制方法，并且将其应用于实际的系统当中有着非常重要的意义。本文针对一类非线性不确定奇异摄动系统，首先将其分解为两个低维的子系统，利用滑模控制思想将对高阶慢子系统的控制转化为对一阶系统的控制，然后对两个包含非线性不确定项的子系统分别设计非线性PI控制器，并且将复合控制器代入原系统，证明了系统的稳定性。另一方面，混沌系统的控制有着非常重要实用价值，尤其是在生物系统中。Chua电路是典型的混沌系统，文中将Chua电路的模型表达成奇异摄动的形式，然后采用奇异摄动系统的非线性PI控制方法进行控制器的设计并进行仿真，仿真结果表明该控制算法能够使Chua电路的被控电压跟踪给定值，实现对系统的混沌控制。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2研究内容和思路

1.3主要贡献和创新点

1.4论文安排

第二章文献综述

2.1永磁同步电动机的控制

2.2不确定奇异摄动系统的控制研究

2.3混沌系统的控制

第三章非线性PI控制的基本原理

3.1非线性PI控制的基本概念

3.2非线性PI控制器的设计原理

3.3非线性PI控制和自适应控制的比较

3.4非线性PI控制方法的应用举例

第四章PMSM的非线性PI速度控制器设计

4.1 PMSM的数学模型

4.2 PMSM非线性PI速度控制器设计

4.3仿真研究及结论

第五章一类非线性奇异摄动系统的非线性PI控制

5.1奇异摄动系统的基本概念

5.2问题阐明

5.3非线性PI控制器设计

5.4 Chua电路混沌系统控制仿真研究

5.5小结

第六章总结与讨论

6.1总结

6.2讨论和未来的研究方向

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢