具有有限頻性能的控制系統(tǒng)魯棒優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、實(shí)際動(dòng)態(tài)系統(tǒng)控制綜合的設(shè)計(jì)性能經(jīng)常給定為一系列頻率域不等式。這些頻率域不等式定義在全頻或有限頻范圍內(nèi)。具有這種性能的控制系統(tǒng)魯棒優(yōu)化設(shè)計(jì)是控制理論的重要研究課題之一并且已經(jīng)取得了大量研究成果，但仍有一些問題需要解決。例如，對(duì)于線性系統(tǒng)的魯棒混合頻（即全頻和有限頻）多目標(biāo)控制，從現(xiàn)有結(jié)果可以得到以下兩種方法:利用加權(quán)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)有限頻范圍限制然后采用全頻方法進(jìn)行處理，這樣會(huì)帶來不準(zhǔn)確性;把全頻性能指標(biāo)作為有限頻性能指標(biāo)的特殊情況然后采用基于

2、廣義KYP引理的有限頻方法進(jìn)行處理，這樣會(huì)帶來保守性。對(duì)于線性系統(tǒng)的容錯(cuò)控制和線性時(shí)滯系統(tǒng)的有限頻單目標(biāo)綜合，現(xiàn)有結(jié)果忽略干擾（對(duì)于容錯(cuò)控制包括卡死故障信號(hào)）的有限頻特征把有限頻性能指標(biāo)放大到全頻范圍直接采用全頻方法進(jìn)行處理，顯然這樣會(huì)相當(dāng)保守。
　　本論文在已有結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)于線性系統(tǒng)的魯棒混合頻多目標(biāo)控制，結(jié)合全頻結(jié)果和基于廣義KYP引理的有限頻結(jié)果提出了混合頻方法，避免了使用加權(quán)函數(shù)產(chǎn)生的不準(zhǔn)確性及把有限頻結(jié)果退化到全頻情

3、況產(chǎn)生的保守性;對(duì)于線性系統(tǒng)的容錯(cuò)控制，基于混合頻方法給出了容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)方法，準(zhǔn)確地刻畫了卡死故障信號(hào)和干擾的有限頻抑制性能;對(duì)于線性時(shí)滯系統(tǒng)的有限頻單目標(biāo)綜合，基于廣義S-procedure給出了有限頻方法，減小了結(jié)果的保守性。
　　具體工作如下:
　　第1-2章系統(tǒng)地分析和總結(jié)了有限頻性能、容錯(cuò)控制和時(shí)滯系統(tǒng)這幾個(gè)研究領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及研究方法，并給出了與本文相關(guān)的一些預(yù)備知識(shí)。
　　第3章考慮了線性連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)混

4、合頻小增益狀態(tài)反饋和動(dòng)態(tài)輸出反饋控制綜合問題。所提出的控制器設(shè)計(jì)方法確保相應(yīng)閉環(huán)系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的且滿足全頻和有限頻小增益性能。有限頻小增益控制綜合條件準(zhǔn)確限制相應(yīng)擾動(dòng)的頻率范圍;全頻小增益控制綜合條件避免引入額外的保守性。仿真算例給出了本章方法與已有技術(shù)的比較，驗(yàn)證了其優(yōu)越性。
　　第4章考慮了線性連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)可靠H∞狀態(tài)反饋和動(dòng)態(tài)輸出反饋控制綜合問題。針對(duì)包括部分失效、中斷、卡死情況的一般執(zhí)行器故障模型，本章把卡死信號(hào)擾動(dòng)抑制性

5、能準(zhǔn)確刻畫為零頻小增益條件，分別基于第3章中的混合頻小增益狀態(tài)反饋控制方法和兩步算法給出了可靠H∞狀態(tài)反饋和動(dòng)態(tài)輸出反饋控制器的設(shè)計(jì)方法。在仿真算例中，通過與已有方法的比較，可以看出本章提出的方法得到了更好的控制效果。
　　第5章研究了具有執(zhí)行器卡死故障和執(zhí)行器部分失效故障的線性連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的自適應(yīng)容錯(cuò)狀態(tài)反饋控制綜合問題。首先基于對(duì)執(zhí)行器卡死故障的在線估計(jì)，提出了自適應(yīng)容錯(cuò)跟蹤控制器的設(shè)計(jì)方法。如果發(fā)生執(zhí)行器卡死故障，一個(gè)補(bǔ)償控

6、制器配合初始控制器改善控制效果并抑制卡死執(zhí)行器產(chǎn)生的零頻干擾。然后基于對(duì)執(zhí)行器部分失效故障的在線估計(jì)，得到了使相應(yīng)閉環(huán)系統(tǒng)在正常和故障情況下漸近穩(wěn)定且滿足有限頻小增益條件的自適應(yīng)容錯(cuò)控制器的設(shè)計(jì)方法。所提出的自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)條件相對(duì)于固定增益控制器設(shè)計(jì)條件保守性小，仿真結(jié)果進(jìn)一步表明本章所提出方法的優(yōu)越性。
　　第6章研究了線性多時(shí)滯系統(tǒng)的有限頻性能分析和綜合問題。首先借助廣義S-procedure提出了有限頻性能分析條件。然后，