几类中立型不确定时滞系统的保成本控制研究

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本文研究了几类中立型不确定时滞系统的保成本控制问题。实际系统中,存在着时滞现象和各种各样的不确定性,从而可能导致系统的不稳定。因此在控制系统中,需要设计一个优质的控制器来镇定不确定时滞系统,并达到一定的性能指标。1972年,Chang和Peng在自适应控制中首次提出了保成本控制这一概念,有效解决了线性二次调解器关于目标最小值的保守性问题,并折衷地处理了鲁棒稳定性和鲁棒性能之间的关系。在保成本控制研究中,要针对不确定系统设计一个状态反馈控制器,使得对于所有容许的不确定,其闭环系统不仅是稳定的,而且二次成本函数值不超过某个确定的上界(此上界的大小主要取决于两个因素:一是保成本控制器的设计,二是闭环系统稳定化时所使用的方法)。保成本控制研究中的控制器可以分为静态保成本控制器和时间记忆状态保成本控制器,其中后者更容易得到较小的成本函数上界;在系统稳定化的控制器设计中,不同的方法虽然都能保证闭环系统的稳定性,但得到的成本函数上界大小亦是不同的,这就成了保成本控制中的研究热点。   本文在前人工作的基础上,进一步研究了两类不确定中立型时滞系统的保成本控制问题。具体工作和所取得的成果简要叙述如下:   一、研究了一类具有非线性参数扰动的中立型时滞系统的保成本控制问题。系统运行的环境或条件发生改变、参数的测量误差及辨识误差等都会导致不确定性的产生,其中非线性参数扰动是一种常见的不确定性,这会影响系统的性能,系统建模时需要增加非线性参数扰动项来建立更为精确的模型。为了保证含有非线性不确定项的中立型时滞系统的稳定性,我们设计了一个时间记忆状态反馈控制器,通过李亚普诺夫泛函方法和Riccati方程,得到了一个基于线性矩阵不等式的时滞依赖的充分条件,使得闭环系统是全局渐近稳定性的,并且控制器亦是存在的。文中为了避免使用交叉项有界技术、增加矩阵变量的个数和Jenson不等式等方法而带来的保守性,运用了广义Finsler引理(GFL),从而得到较小的二次成本函数上界。   二、讨论了一类具有范数有界不确定项和非线性参数扰动的中立型时滞系统的保成本控制问题。范数有界的不确定性是鲁棒控制中的一个重要研究对象,也是不确定性中常见类型,是系统稳定性中考虑的一个重要因素。为了保证含有范数有界不确定项的中立型时滞系统的稳定性,我们设计了时间记忆状态反馈控制器,通过李亚普诺夫泛函和自由权矩阵方法,得到了一个基于线性矩阵不等式的时滞依赖的稳定充分条件,使得闭环系统是全局鲁棒渐近稳定的。文中再次利用广义Finsler引理(GFL),得到较小的二次成本函数上界。
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