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饱和特性广泛地存在于各类控制系统中,如执行器或某些出于安全而人为加的限幅器。它的存在(或介入)可使原本为线性的系统变为非线性的,从而系统特性发生质的变化。执行器饱和对系统产生深刻影响,究其原因在于指令控制与被控对象实际接收到的不一致,特别地,深度饱和后指令控制将失去控制作用。
课题来自“复杂系统中受限控制问题的研究”项目(国家自然科学基金资助)。木论文的宗旨是对执行器饱和线性系统进行动态分析;所涉及的系统包括连续与离散时问的、确定与不确定的、单变量与多变量的;内容以稳定性分析为主,另有系统干扰至输出的L<,2>增益分析。研究工作基于Lyapunov稳定性理论,饱和采用饱和度法和H矩阵法(凸组合法)两种处理法,计算基于矩阵特征值和线性矩阵不等式。
对于执行器饱和连续时间单变量系统用饱和度法,给出状态反馈系统是全局渐近稳定(GAS)还是区域渐近稳定(RAS)的充分性条件(判据),对后者给出不变吸引椭球(域)的算法;对含状态观测器的输出反馈情况也给出相应结果。对于执行器饱和连续时间多变量状态反馈系统用H矩阵法,将干扰至输出的L<,2>增益估计问题化为具有LMI约束的优化问题解决,在优化支持下求得最小增益。在Hu关于执行器饱和离散时问系统(ASDTS)研究工作的基础上,进而对参数依赖系统(PDS)用H矩阵法进行稳定性分析和L<,2>增益分析,所用的Lyapunov函数包括:(i)独立的,(ii)仅参数依赖的和(iii)同时参数依赖和饱和依赖的三种:所得结果的保守性依次减小,而包容性依次增大:在优化支持下分别求得最小增益,计算的保守性也是依次减小。
所得结果皆附以算法,并以算例对结论进行验证。