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本文主要是针对线性控制方法在解决输入受限线性系统的半全局输出调节问题时,瞬态性能不够好的不足,提出采用复合非线性反馈技术解决该问题,从而有效地提高闭环系统的瞬态性能。
关于输入受限线性系统,早期的一些成果主要是研究其全局或半全局镇定问题,在镇定问题得到解决的基础上,人们开始研究其输出调节问题。鉴于全局输出调节问题在解决上仍存在一些困难,人们采用低增益反馈技术,用线性控制方法解决了其半全局输出调节问题,仿真结果证明该方法确实能保证闭环系统取得较好的稳态性能。但遗憾的是,闭环系统的瞬态性能还不够好。
考虑到仅仅采用线性控制已很难再提高闭环系统的瞬态性能,本文提出采用一种新型的非线性反馈技术-复合非线性反馈,在由低增益反馈技术构建的线性反馈定律的基础上,更好地解决输入受限线性系统的半全局输出调节问题。其主要由线性和非线性两部分构成。线性部分主要是为了减小系统的阻尼比以获得较快的响应速度,非线性部分主要是在系统输出达到控制目标时,减小因线性部分所产生的超调。
在研究的过程中,本文首先给出了基于复合非线性反馈输入受限线性系统的半全局输出调节问题的可解性条件及其证明过程。其次,通过二阶仿真实例说明复合非线性反馈较之线性反馈确实能有效地提高闭环系统的瞬态性能。最后,本文还将复合非线性反馈技术应用于平移旋转驱动模型的扰动抑制问题中,进一步说明本文提出的新方法不只是适用于简单的低阶线性系统,其同样也适用于更为复杂的高阶线性系统。同时,本文还发现,输入受限线性系统在复合非线性反馈和线性反馈下的半全局输出调节问题具有相同的可解性条件。但是复合非线性反馈,在线性反馈的基础上,通过引入新的非线性反馈项,可以在保证闭环系统稳态性能较好的同时,有效地提高闭环系统的瞬态性能。