切換系統(tǒng)的模型參考自適應(yīng)狀態(tài)跟蹤控制.pdf

1、切換系統(tǒng)是一類典型的混雜系統(tǒng)，有著重要的理論研究?jī)r(jià)值和廣泛的工程應(yīng)用背景。尤其是近些年來(lái)，切換系統(tǒng)已經(jīng)成為自動(dòng)控制研究領(lǐng)域中最為熱點(diǎn)的系統(tǒng)類型之一。然而在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，描述系統(tǒng)本身的數(shù)學(xué)模型包含有未知或隨機(jī)的因素，此時(shí)常規(guī)反饋控制方法可能無(wú)法使用或控制效果難以令人滿意，因此，研究含有不確定性的切換系統(tǒng)就更加具有理論和實(shí)際意義。由于此類系統(tǒng)中連續(xù)動(dòng)態(tài)、離散動(dòng)態(tài)與不確定性同時(shí)存在并相互作用，使系統(tǒng)的行為變得異常復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制遠(yuǎn)未明晰

2、，所以大量的分析與綜合問(wèn)題亟待解決，然而目前關(guān)于這方面的研究還相當(dāng)有限。本文研究切換系統(tǒng)的模型參考自適應(yīng)狀態(tài)跟蹤控制問(wèn)題。設(shè)計(jì)了相應(yīng)的切換信號(hào)、切換控制器以及切換自適應(yīng)律，并且針對(duì)系統(tǒng)的執(zhí)行器失效、控制器失效及異步切換等分別情況進(jìn)行了研究，主要工作概況如下：
　　(1)通過(guò)設(shè)計(jì)切換信號(hào)解決了模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤問(wèn)題。對(duì)一類含有未知常參數(shù)的線性系統(tǒng)，當(dāng)已有的有限個(gè)自適應(yīng)控制器分別無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)時(shí)，與傳統(tǒng)解決方法不同，我

3、們無(wú)需重新設(shè)計(jì)自適應(yīng)控制器，而是通過(guò)在給定的有限個(gè)自適應(yīng)控制器之間引入切換機(jī)制，利用凸組合方法設(shè)計(jì)出切換信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤。
　　(2)研究了帶有執(zhí)行器失效的模型參考自適應(yīng)狀態(tài)跟蹤控制問(wèn)題。針對(duì)執(zhí)行器同時(shí)失效，且在有限時(shí)間內(nèi)同時(shí)恢復(fù)正常工作的情況，將帶有執(zhí)行器失效的系統(tǒng)看做是一個(gè)切換系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)控制器并建立誤差切換系統(tǒng)，利用駐留時(shí)間方法得到誤差切換系統(tǒng)是全局實(shí)用穩(wěn)定的充分條件。所提出的方法，不需要執(zhí)行器中至少有一

4、個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)控制目標(biāo)的假設(shè)條件，而現(xiàn)有有關(guān)執(zhí)行器失效的結(jié)果中，基本上都需要此假設(shè)。因此，我們所提出的方法對(duì)只具有單一執(zhí)行器系統(tǒng)的執(zhí)行器失效問(wèn)題仍是有效的。
　　(3)針對(duì)控制器失效且在有限時(shí)間內(nèi)恢復(fù)工作的情況，研究了一類非線性不確定系統(tǒng)的狀態(tài)跟蹤問(wèn)題。給出了帶有控制器失效的模型參考自適應(yīng)狀態(tài)跟蹤問(wèn)題可解的充分條件。將帶有控制器失效的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為誤差切換系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了切換自適應(yīng)律。利用駐留時(shí)間方法，得到了誤差切換系統(tǒng)是全局實(shí)用穩(wěn)定的結(jié)果

5、。
　　(4)首次研究了含有未知常參數(shù)切換系統(tǒng)的H∞狀態(tài)跟蹤控制問(wèn)題。在給出切換參考模型是有界輸入有界狀態(tài)穩(wěn)定的充分條件后，對(duì)帶有外部擾動(dòng)信號(hào)的誤差切換系統(tǒng)設(shè)計(jì)了H∞自適應(yīng)控制器，利用平均駐留時(shí)間方法得到了誤差切換系統(tǒng)的全局實(shí)用穩(wěn)定性的充分條件，使得切換系統(tǒng)的模型參考自適應(yīng)H∞狀態(tài)跟蹤控制問(wèn)題可解。本文給出了當(dāng)含有未知常參數(shù)的切換系統(tǒng)在受到外部擾動(dòng)時(shí)的模型參考自適應(yīng)H∞狀態(tài)跟蹤控制問(wèn)題的一種解決方法。
　　(5)對(duì)具有未知常

6、參數(shù)的切換系統(tǒng)，首次研究了異步切換下的模型參考自適應(yīng)狀態(tài)跟蹤控制問(wèn)題。針對(duì)切換系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中有可能會(huì)出現(xiàn)子系統(tǒng)切換與控制器切換不同步的情況，我們給出充分條件得到切換參考模型的有界輸入有界狀態(tài)穩(wěn)定性，進(jìn)而將狀態(tài)跟蹤控制問(wèn)題轉(zhuǎn)化為誤差切換系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題。設(shè)計(jì)了參數(shù)投影自適應(yīng)律，并且提出一種方法可以估計(jì)出狀態(tài)跟蹤誤差的上升率和下降率，利用駐留時(shí)間方法找到一類切換信號(hào)使得異步切換下的誤差切換系統(tǒng)是全局實(shí)用穩(wěn)定的。揭示了異步切換與駐留時(shí)間意義