基于事件触发机制的饱和系统控制问题研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liunian2008
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饱和非线性作为一种典型的非线性环节,存在于大多数实际系统中。当实际控制量因饱和限制而无法达到预期时,系统的闭环性能容易受到影响,甚至引发系统不稳定,因此在设计饱和受限系统的控制律时应考虑饱和非线性的存在。工程实例中常见的饱和非线性为单层对称饱和,此外还有非对称饱和、多层嵌套饱和等形式。事件触发控制策略采用非周期采样机制。在此控制策略下,只有当预先设定的触发条件满足时,系统变量发生更新,否则将一直沿用上一次触发后的控制信号。在保证系统性能的基础上,事件触发控制策略无需长期占用系统信道,因此其能够达到节约系统通信、计算资源的目的。在事件触发机制下对饱和受限系统的控制问题进行研究,有助于设计出可运用于此类系统的高效控制策略。本文主要研究了事件触发机制下具有不同饱和受限形式系统的控制问题。首先对执行器具有一般饱和受限形式的系统设计了镇定系统的事件触发控制器,给出了扩大系统吸引域估计的优化算法,并计算了最小触发时间间隔,证明了所设计的事件触发机制能够避免奇诺效应(Zeno Behavior);通过数值仿真验证了所得结论的可行性。其次研究了执行器具有非对称饱和受限形式时系统的镇定问题,设计了一种改进型的事件触发条件,提供了更高的计算自由度;设计了事件触发控制器,给出了非对称饱和系统的稳定域估计的扩大算法;证明了系统最小触发时间间隔恒大于0;通过数值仿真验证了结论的有效性,并且比较了上述改进型事件触发条件与一般相关型事件触发条件在系统性能指标方面的不同表现。最后针对具有多层嵌套饱和受限执行器的系统,在事件触发机制下研究了能够适用于不同嵌套饱和层数的控制器设计,给出了具有一般性的系统镇定条件,计算了最小触发时间间隔,证明了所运用的事件触发机制不会产生奇诺效应,并对系统的吸引域估计进行了优化扩大,指出了不同饱和层数对系统性能指标的影响。
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