线性不稳定系统的抗饱和控制方法

发布时间：2023-02-14 19:27

　　基于Liu、Ne(?)i(?)和Mareels对空间倒立摆的稳定化与跟踪控制问题研究中存在的输入饱和问题[13],以及Zaccarian、Teel、Ne(?)i(?)和Mareels等人二十多年的合作基础,总结了关于抗饱和控制研究的重大突破性成果[1,2,24],因此,本文跟随Zaccarian和Teel等抗饱和控制理论的创始人,针对空间倒立摆的稳定化与跟踪控制中的输入饱和问题,对其中的稳定化部分进行进一步研究。本课题主要研究了输入饱和线性不稳定系统的抗饱和控制的稳定化问题。本文在忽略输入饱和的情况下,对一个线性不稳定系统设计了一种保证闭环系统整体收敛速率的状态反馈H_∞控制器,使闭环系统满足有限增益L₂稳定性,保证了闭环系统的整体收敛速率。但是,当输入饱和出现时,系统的瞬态性能就会受到影响,以致系统的稳定性被破坏,因此,提出了一种抗饱和控制的分析与设计方法,能够使系统在吸引域内维持较好的瞬态性能,然而,通过分析发现这种方法是通过略微牺牲吸引域来改善瞬态性能的,进而发现了在抗饱和控制器综合中存在着扩大吸引域与改善瞬态性能之间的折中问题。此外,为...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 反馈控制系统
        1.2.2 饱和现象及影响
        1.2.3 抗饱和反馈控制方法
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 符号及变量说明
第二章 基本定义与理论基础
    2.1 引言
    2.2 基本定义
    2.3 理论基础
        2.3.1 Lyapunov稳定性定理
        2.3.2 状态反馈控制引理
        2.3.3 输入-输出稳定性定理
        2.3.4 状态反馈H_∞控制律存在定理
        2.3.5 抗饱和稳定性定理
    2.4 本章小结
第三章 H_∞控制系统的稳定性和鲁棒性
    3.1 引言
    3.2 问题描述
    3.3 H_∞控制器设计
    3.4 基于数值仿真的性能分析
        3.4.1 H_∞控制器设计
        3.4.2 输入饱和下的失稳与性能恶化
    3.5 本章小结
第四章 输入饱和对系统稳定区域和性能的影响
    4.1 引言
    4.2 问题描述
    4.3 输入饱和对闭环系统稳定性的影响
    4.4 抗饱和控制
        4.4.1 输入未饱和下闭环系统的稳定性分析
        4.4.2 输入饱和下闭环系统的稳定性分析
    4.5 基于数值仿真的性能分析
        4.5.1 输入饱和对饱和闭环系统的影响及分析
        4.5.2 输入饱和对抗饱和闭环系统的影响及分析
    4.6 本章小结
第五章 输入饱和线性不稳定系统的抗饱和控制方法
    5.1 引言
    5.2 问题描述
    5.3 无约束控制器设计
    5.4 抗饱和控制器设计
    5.5 抗饱和控制评价指标
    5.6 基于数值仿真的性能分析
        5.6.1 无约束控制器设计
        5.6.2 抗饱和控制器设计
        5.6.3 抗饱和控制评价指标
    5.7 本章小结
第六章 面向离散线性系统的抗饱和控制
    6.1 引言
    6.2 问题描述
    6.3 离散系统无约束控制器设计
    6.4 离散系统抗饱和控制器设计
    6.5 基于数值仿真的性能分析
        6.5.1 离散无约束控制器设计
        6.5.2 离散抗饱和控制器设计
        6.5.3 抗饱和控制评价指标
    6.6 本章小结
第七章 总结和展望
    7.1 总结
    7.2 展望
第八章 致谢
参考文献
附录



本文编号：3742873