非线性微分代数时滞系统的解耦与渐近输出跟踪问题

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在生态工程、电网络分析、经济学以及计算机辅助设计等实际的工程中,几乎都带有非线性因素、时间滞后和干扰,并且其中某些控制系统又由微分方程和代数方程混合而形成,所以可将整个系统的数学模型表示为非线性微分代数时滞系统的形式,该系统是微分系统对复杂系统描述的推广。非线性微分代数时滞系统的理论和应用成为近年来国内外控制界关注的热点研究领域。由于非线性微分代数时滞系统本身存在的复杂性和多样性,以及时滞和干扰带来的影响,使得对非线性微分代数时滞系统的研究成为控制理论研究的热点问题之一。本文考虑了一类状态变量存在时滞的非线性微分代数时滞系统的输入-输出解耦、干扰解耦控制和渐近输出跟踪问题,并在状态反馈的情形下给出了有关结果。本文的主要研究工作如下:1.针对一类连续的多输入-多输出非线性微分代数时滞系统讨论了输入-输出解耦控制问题。应用非线性微分几何理论和时滞算子,提出了系统关于状态时滞的扩展M-导数、扩展M-括号的新的定义。基于M-向量相对阶的概念给出了静态状态反馈控制器存在的充分条件,研究了闭环系统的稳定性问题。控制器可确保闭环系统是输入-输出解耦的。最后通过给出的数值算例,说明了如何利用提出的解耦算法来实现系统的输入-输出解耦。2.针对一类状态变量存在时滞的非线性微分代数系统干扰解耦问题,利用时滞算子和扩展M-导数,讨论了实现系统干扰解耦的充分条件,并给出了干扰可测和不可测两种非线性反馈控制算法,通过数值算例验证了其有效性。3.针对一类非线性微分代数时滞系统,提出了系统渐近输出跟踪的概念,利用时滞算子、扩展M-导数和M向量相对阶,研究了非线性微分代数时滞系统的渐近输出跟踪问题,对于给定确定的参考输出,得到了此类系统可以实现渐近输出跟踪的条件,并给出了系统的反馈控制律,实现了系统的输出渐近地跟踪给定的确定的参考输出。通过数值算例证明了提出方法的正确性与可行性。
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