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切换系统,作为一类特殊的混杂系统,有着重要的理论研究意义和广泛的工程应用背景,因而受到了广泛关注。近年来,有关切换系统的结果不断涌现,但是大部分都是关于确定系统的。然而,绝大多数实际系统都存在不确定性,这些不确定性与切换系统的连续动态和离散动态的相互作用,使得系统的行为十分复杂。不确定性的存在也使得传统的切换系统的控制设计和分析方法常常不能直接应用,如何设计和分析含有不确定性的切换系统是切换系统研究中亟待解决的问题。
本文针对带有不确定参数的切换系统研究H∞控制,改善暂态性能,异步切换,镇定性等方面的自适应控制问题。设计相应的切换信号、控制器以及自适应律,主要工作概况如下:
(1)研究切换系统的H∞模型参考自适应状态跟踪控制。为了提高误差系统的暂态性能,引入闭环参考模型。我们针对系统的状态不完全可获得的情形,并且在每个子系统的H∞状态跟踪模型参考自适应控制不可解的情况下,通过设计控制器和切换律使得切换系统的H∞状态跟踪模型参考自适应控制问题可解。所提出的控制设计方法应用到电力液压系统模型中加以验证。
(2)对于切换系统提出带有双层切换机制的多模型自适应控制策略。为了提高切换系统的暂态性能,引入多模型自适应控制策略。首先建立参数识别模型,它能大大地减少识别模型的个数。其次设计双层切换机制:内层切换机制旨在提高暂态性能,而外层切换机制保证切换系统的稳定性。进一步,所提出的控制策略保证所得闭环系统的所有信号有界,并且跟踪误差进入一个可调半径的小球里。
(3)研究切换LPV系统的模型参考自适应控制。首先我们设计调度参数依赖的切换控制器和调度参数依赖的自适应律,其次,证明所设计的切换自适应控制器使得闭环系统的所有信号有界,并且跟踪误差进入一个可调半径的小球里。最后将所提出的控制设计方法应用到航空发动机的模型参考自适应控制设计中以说明其有效性。
(4)基于平均驻留时间方法,研究切换非线性系统的模型参考自适应控制。考虑系统和自适应控制器异步切换的情形。首先,提出一个切换非线性的参考模型。对于传统的线性参考模型,切换非线性参考模型能产生更加复杂的跟踪信号。其次,所找到的平均驻留时间同时保证误差系统的稳定性和参考模型的有界性。
(5)研究一类非线性系统的全局镇定性问题,这里允许控制增益等于零。首先给出保证这类系统全局镇定的一个充分条件,并且将此条件转化为一个优化问题。其次设计一个控制增益依赖的切换律和一个有界的控制器。再次,作为所提出的设计方法的应用,研究一类严格反馈型切换非线性系统的全局镇定性问题。最后,作为推广,我们又研究带有参数不确定性的切换非线性系统的自适应镇定问题。
最后是全文的总结和展望。
本文针对带有不确定参数的切换系统研究H∞控制,改善暂态性能,异步切换,镇定性等方面的自适应控制问题。设计相应的切换信号、控制器以及自适应律,主要工作概况如下:
(1)研究切换系统的H∞模型参考自适应状态跟踪控制。为了提高误差系统的暂态性能,引入闭环参考模型。我们针对系统的状态不完全可获得的情形,并且在每个子系统的H∞状态跟踪模型参考自适应控制不可解的情况下,通过设计控制器和切换律使得切换系统的H∞状态跟踪模型参考自适应控制问题可解。所提出的控制设计方法应用到电力液压系统模型中加以验证。
(2)对于切换系统提出带有双层切换机制的多模型自适应控制策略。为了提高切换系统的暂态性能,引入多模型自适应控制策略。首先建立参数识别模型,它能大大地减少识别模型的个数。其次设计双层切换机制:内层切换机制旨在提高暂态性能,而外层切换机制保证切换系统的稳定性。进一步,所提出的控制策略保证所得闭环系统的所有信号有界,并且跟踪误差进入一个可调半径的小球里。
(3)研究切换LPV系统的模型参考自适应控制。首先我们设计调度参数依赖的切换控制器和调度参数依赖的自适应律,其次,证明所设计的切换自适应控制器使得闭环系统的所有信号有界,并且跟踪误差进入一个可调半径的小球里。最后将所提出的控制设计方法应用到航空发动机的模型参考自适应控制设计中以说明其有效性。
(4)基于平均驻留时间方法,研究切换非线性系统的模型参考自适应控制。考虑系统和自适应控制器异步切换的情形。首先,提出一个切换非线性的参考模型。对于传统的线性参考模型,切换非线性参考模型能产生更加复杂的跟踪信号。其次,所找到的平均驻留时间同时保证误差系统的稳定性和参考模型的有界性。
(5)研究一类非线性系统的全局镇定性问题,这里允许控制增益等于零。首先给出保证这类系统全局镇定的一个充分条件,并且将此条件转化为一个优化问题。其次设计一个控制增益依赖的切换律和一个有界的控制器。再次,作为所提出的设计方法的应用,研究一类严格反馈型切换非线性系统的全局镇定性问题。最后,作为推广,我们又研究带有参数不确定性的切换非线性系统的自适应镇定问题。
最后是全文的总结和展望。