线性不确定离散时滞系统的预见重复控制

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重复控制的本质是内模控制,其时滞环节可以通过状态空间描述和提升技巧融合到增广系统中,能够有效解决周期性外激励信号控制问题,意味着可以准确跟踪或抑制周期性信号。预见控制可以在不改变闭环系统动态结构的情况下,利用期望目标的未来信息减少因外在干扰造成的系统扰动,继而系统的跟踪稳定性得以提升。对于高性能的伺服系统来说,不能忽略时滞的存在。本文在预见控制和重复控制已存在较多研究成果的基础上,针对几类不确定线性离散时滞系统将两种控制方法集成起来,研究预见重复控制器(PRC)设计及其稳定性分析相关问题,具体的研究内容如下:(1)不确定线性离散状态时滞系统的保性能预见重复控制。针对一类带有状态时滞的多项式不确定离散系统,设计一种囊括预见信息模块的保性能重复控制器。首先将正反馈时滞环节引入到前向通道中以构成了高精度的反馈控制系统,利用L阶差分算子和离散提升操作构建一个无时滞但融合可预见未来信息的增广误差系统,则可将保性能预见重复控制器的设计问题转化为研究系统的输出反馈调节问题。系统的稳定性条件和控制器的特定方程式可由参数相关的Lyapunov第二方法和线性矩阵不等式(LMI)处理方法来确定,并设计预见重复控制系统新的结构框图。(2)不确定线性离散输入时滞系统的预见重复控制。针对一类具有输入时滞的离散时间系统,首先运用状态平移法将增广误差系统中的状态量与可预见的目标值信息进行集成,并用变量替换输入的延迟项,以获得形式上无时滞的增广系统。然后利用秩判据得到预见重复控制器存在的条件,基于预估反馈的思想,获得同时兼具预见补偿和时滞补偿功能的重复控制器。(3)时变不确定线性离散状态时滞系统的预见重复控制。针对一类具有状态存在延迟的时变不确定离散系统,设计基于LMI的预见重复控制器。利用差分算子的性质将目标值的未来信息和输出误差信息融合进增广系统中,在此基础上引进离散重复控制器来提高系统的跟踪精度。采用Lyapunov稳定性理论并灵活运用LMI方法,为求解控制器参数提供切实可行的策略,继而获得原时滞系统的预见重复控制器。
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