基于Delta算子框架的动态系统协同控制研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lho001
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近年来,大系统已广泛应用于社会经济、生态环境、电力网络等许多领域中,与人们生活息息相关,使其保持良好稳定运行的控制问题成为重要课题。大系统通常由若干子系统组成,合理利用子系统间的互联和协同,可以使得子系统和互联系统的控制性能达到理想的条件,进而保证大系统的稳定运行。另一方面,Delta算子方法可以避免移位算子在快速采样中的缺点,进而将一些连续方法应用在离散域中。针对上述情况,本文结合线性矩阵不等式方法与稳定性理论,对Delta算子系统的协同状态反馈控制问题进行研究。本文主要包括以下几个方面:(1)针对两个独立的Delta算子系统,提出协同状态反馈控制方法。首先,考虑独立Delta算子系统,利用状态反馈控制器使子系统互联成为闭环系统。其次,引入新的附加等式条件,放宽了已有研究对辅助等式条件中矩阵参数与线性矩阵不等式中矩阵参数必须一致的要求,适用于更一般的情况。通过线性矩阵不等式技术得到互联系统协同状态反馈控制律,并通过稳定性理论证明所提控制方法的可行性。最后,对两个子系统进行仿真,结果表明互联系统在所设计的协同状态反馈控制方法作用下可以稳定运行,且相比已有文献求解方法具有更低的保守性。(2)基于上述研究,针对N个独立Delta算子系统,给出协同状态反馈保性能控制器设计方法。首先,通过设计相应的状态反馈控制器,使Delta算子系统互联成为闭环系统。其次,为使系统更加高效的运行,引入优化性能指标的概念,基于线性矩阵不等式技术,提出互联闭环系统协同状态反馈保性能控制律设计以及闭环系统稳定的充分条件,并给出优化性能指标的设计方法。最后,仿真结果表明了所设计的优化方法相比(1)中所设计的可行方法,收敛速度更快且需要的控制成本更低。(3)基于上述研究,进一步考虑含有模型不确定性的N个Delta算子线性系统,提出协同量化反馈保性能控制方法。首先,利用含有动态量化的状态反馈控制器将不确定Delta算子系统互联成为闭环系统。接着,基于H?lder不等式和线性矩阵不等式方法,提出协同量化反馈保性能控制律,使得不确定系统达到稳定状态,并给出优化性能指标上界设计方法。最后,通过数值算例验证了所设计的控制方法可以使含有模型不确定性的系统达到稳定状态。
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