魯棒控制理論及高速磁懸浮列車姿態(tài)控制問(wèn)題的研究.pdf

1、在實(shí)際工業(yè)控制中，由于系統(tǒng)中存在的未知參數(shù)、不確定干擾、未建模動(dòng)態(tài)等等因素，使得基于被控對(duì)象精確模型的現(xiàn)代控制理論往往難以取得預(yù)期的控制效果，這使得不確定系統(tǒng)的魯棒控制問(wèn)題成為近若干年來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文基于Lyapunov穩(wěn)定性理論，采用反步法(back-stepping)，線性矩陣不等式(LMI)、Lyapunov函數(shù)等工具，對(duì)幾類不確定性系統(tǒng)的魯棒控制問(wèn)題進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，對(duì)磁懸浮列車的姿態(tài)控制問(wèn)題進(jìn)行了研究，獲得了

2、一些結(jié)果。本論文的主要工作有：首先，針對(duì)一類具有未知參數(shù)和不確定性的非線性系統(tǒng)進(jìn)行了研究，此類系統(tǒng)具有下三角形結(jié)構(gòu)。在控制器的設(shè)計(jì)中引入了back-stepping技術(shù)，分別就擾動(dòng)有界和更一般的不確定性討論了系統(tǒng)的輸出跟蹤已知參考信號(hào)問(wèn)題，給出了一種狀態(tài)反饋?zhàn)赃m應(yīng)控制器，在保證了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的同時(shí)首次解決了ε-跟蹤問(wèn)題：即對(duì)按段光滑的參考信號(hào)yr和事先給定的跟蹤精度ε＞0，設(shè)計(jì)出自適應(yīng)控制器使得閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號(hào)有界

3、，且當(dāng)t充分大時(shí)，有|y(t)-yr(t)|＜ε。同時(shí)利用back-stepping技術(shù)，考慮了在有界擾動(dòng)情況下采用輸出反饋?zhàn)赃m應(yīng)控制保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及解決ε-跟蹤問(wèn)題。其次，論文還對(duì)基于狀態(tài)觀測(cè)器系統(tǒng)的魯棒容錯(cuò)控制問(wèn)題進(jìn)行了研究，分別就具有數(shù)值界和區(qū)間系統(tǒng)進(jìn)行了討論，給出了閉環(huán)系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性和完整性的一個(gè)充分條件，在控制器的設(shè)計(jì)方法上通過(guò)線性矩陣不等式(LMI)的求解來(lái)完成反饋陣和觀測(cè)器參數(shù)陣的選取。另外，論文還通過(guò)

4、用雙線性矩陣不等式(BLMI)方法對(duì)具時(shí)變不確定的Lurie系統(tǒng)的魯棒容錯(cuò)控制問(wèn)題進(jìn)行了分析，給出了一種魯棒容錯(cuò)反饋控制設(shè)計(jì)方法。論文還對(duì)一類具有不確定參數(shù)的線性時(shí)滯系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，給出了一個(gè)基于LMI的魯棒穩(wěn)定性判據(jù)。最后，論文還對(duì)電磁吸引式(EMS)單軌磁懸浮列車中的控制問(wèn)題進(jìn)行了研究，討論了它的運(yùn)行姿態(tài)控制問(wèn)題，建立了關(guān)于磁懸浮列車系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，再利用LMI方法分別設(shè)計(jì)出H∞控制器和H∞/H2控制器，