PorT-Hamiltonian系統(tǒng)的能量整形鎮(zhèn)定設(shè)計(jì).pdf

1、機(jī)械系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)等非線性系統(tǒng)是構(gòu)成工業(yè)應(yīng)用的基本系統(tǒng)，一般可表示為Port-Hamiltonian(PH)系統(tǒng)形式。如何利用PH系統(tǒng)的特點(diǎn)，研究系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制器設(shè)計(jì)方法，為實(shí)際應(yīng)用提供有效手段，具有重要的理論意義和應(yīng)用前景。論文針對(duì)PH系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題開展研究，取得主要研究成果如下。
　　(1)提出了基于期望動(dòng)能函數(shù)的動(dòng)能整形方法。
　　針對(duì)時(shí)不變PH系統(tǒng)，利用Hamiltonian函數(shù)的特點(diǎn)，提出了一種

2、動(dòng)能整形方法，利用系統(tǒng)動(dòng)能函數(shù)構(gòu)造一個(gè)正定的期望動(dòng)能函數(shù)，與時(shí)不變PH系統(tǒng)建立相應(yīng)的匹配方程，通過(guò)求解匹配方程獲得系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制律，實(shí)現(xiàn)了局部能量對(duì)整體能量的匹配，有效避免了傳統(tǒng)方法求解期望Hamiltonian函數(shù)的復(fù)雜過(guò)程和求解偏微分方程的困難。
　　同時(shí)，針對(duì)時(shí)變PH系統(tǒng)，利用期望動(dòng)能整形方法構(gòu)造一種時(shí)不變期望動(dòng)能函數(shù)，與系統(tǒng)的時(shí)變Hamiltonian函數(shù)建立匹配方程，通過(guò)求解匹配方程獲得系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制律，實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)變量匹

3、配和時(shí)間變量匹配的分離，有效避免了傳統(tǒng)方法要求時(shí)間微分非增性條件的依賴，更具普遍性。
　　(2)分析和證明了期望阻尼矩陣在時(shí)不變PH系統(tǒng)鎮(zhèn)定設(shè)計(jì)的作用。
　　在時(shí)不變PH系統(tǒng)具有相同期望能量函數(shù)的情況下，證明了期望阻尼矩陣在能量整形鎮(zhèn)定設(shè)計(jì)的作用，即期望阻尼矩陣越大，被控系統(tǒng)到達(dá)期望平衡點(diǎn)的鎮(zhèn)定速度越快。同時(shí)，通過(guò)三相電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所得結(jié)論的有效性。
　　(3)提出了帶輸入飽和的時(shí)不變PH系統(tǒng)的能量整形鎮(zhèn)

4、定設(shè)計(jì)方法。
　　針對(duì)帶輸入飽和的時(shí)不變PH系統(tǒng)，提出了一種無(wú)期望阻尼注入的能量整形方法，利用系統(tǒng)Hamiltonian函數(shù)和期望Hamiltonian函數(shù)直接建立一種能量平衡模式匹配方程，通過(guò)求解匹配方程獲得系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控制律，克服了帶輸入飽和的系統(tǒng)在能量整形過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行有效期望阻尼注入的局限性。
　　(4)建立了帶時(shí)滯的Hamiltonian控制系統(tǒng)模型，提出了一種基于二對(duì)一匹配原則的系統(tǒng)鎮(zhèn)定設(shè)計(jì)方法。
　　針對(duì)仿