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【摘要】在實际的工程控制中,频繁地出现一类带有时滞的线性切换系统,涉及领域广泛,对系统的稳定性等性能有着一定的影响.考虑到切换系统的控制问题时,一个理想的环境是切换的控制器与系统的切换状态同步,所以,考虑一个系统的线性状态反馈鲁棒二次镇定方法也变得非常重要.
【关键词】线性切换系统;动态输出反馈控制器;闭环系统;鲁棒二次镇定方法
考虑下列线性切换系统:
x·(t)=Aσ(t)x(t) Bσ(t)μ(t) Eσ(t)x(t-h),
x(θ)=φ(θ),θ∈[-h,0],
y(t)=Cσ(t)x(t).(1)
由下面的动态输出反馈控制器:
ζ·(t)=Gσ(t)ζ(t) Lσ(t)y(t),
μ(t)=Kσ(t-τd)ζ(t).(2)
应用动态输出反馈控制器(2)到系统(1)中,我们可得到下列闭环系统:
x·(t)=A~σ(t)x(t) E~σ(t)x(t-h(t)),(3)
则我们引入无记忆状态反馈控制率μ(t)=Kσ(t-τd)ζ(t)后,闭环系统可写为
x=x
ξ,
A~σ(t)=A-σ(t)B-σ(t)Kσ(t-τd)
Lσ(t)Cσ(t)Gσ(t),
E~σ(t)=E-σ(t)0
00.
考虑如下的Lyapunov函数:
V(x(t),t)=xT(t)Px(t) ∫tt-h(t)xT(s)R1x(s)ds.
沿闭环系统V·(x,t)=2xTP[A ΔA(t)]x≤-α‖x‖2关于时间t的导数为:
V·(x(t),t)=x·(t)Px(t) x(t)Px·(t) xT(t)R1x(t)-(1-h·(t))xT(t-h(t))R1x(t-h(t))
=xT(t)A~Tσ(t)Px(t) xT(t)PA~σ(t)x(t) xT(t-h(t)) E~Tσ(t)Px(t) xT(t)PE~σ(t)x(t) xT(t)R1x(t)-(1-h·(t))xT(t-h(t))R1x(t-h(t)).(5)
其中,P为正定矩阵,R1∈Rn×n,标量ε>0.
由V·(x(t),t)=-ε‖x(t)‖2等价于
xT(t)A~Tσ(t)Px(t) xT(t)PA~σ(t)x(t)
xT(t-h(t))E~Tσ(t)Px(t) xT(t)PE~σ(t)x(t)
xT(t)(R1 εI)x(t)
-(1-h·(t))xT(t-h(t))R1x(t-h(t))<0.(6)
考虑到满足条件0≤h(t)≤h<∞,且h·(t)≤ρh<1,其中存在正实数h,ρh对所有的t,上式等价于
xT(t)A~Tσ(t)Px(t) xT(t)PA~σ(t)x(t)
xT(t-h(t))E~Tσ(t)Px(t) xT(t)PE~σ(t)x(t)
xT(t)(R1 εI)x(t)
-(1-ρh)xT(t-h(t))R1x(t-h(t))<0.(7)
上式可以表示成
xT(t)xT(t-h(t))ΞxT(t)
xT(t-h(t))<0,(8)
其中
Ξ=A~Tσ(t)P PA~σ(t) R1 εIPE~σ(t)
-(1-ρh)R1.
对所有的(x(t),t)∈Rn×R,t>0及初始条件x(t)=φ(t),t∈[-max(h(t)),0] 不等式都满足.显然其等价于Ξ<0,则系统(1)是鲁棒二次可镇定的.
【参考文献】
[1]D Liberzon.Switching in Systems and Control[M].Birkhauser Boston,2003.
[2]L Vu,M A Kristi.Stability of time-delay feedback switched linear systems[J].IEEE Trans.Automat.Control,2010,55(10):2385-2389.
[3]R Wang,J Zhao.Reliable guaranteed cost control for uncertain switched nonlinear systems[J].Int.J.Syst.Sci.,2009,40(3):205-211.
【关键词】线性切换系统;动态输出反馈控制器;闭环系统;鲁棒二次镇定方法
考虑下列线性切换系统:
x·(t)=Aσ(t)x(t) Bσ(t)μ(t) Eσ(t)x(t-h),
x(θ)=φ(θ),θ∈[-h,0],
y(t)=Cσ(t)x(t).(1)
由下面的动态输出反馈控制器:
ζ·(t)=Gσ(t)ζ(t) Lσ(t)y(t),
μ(t)=Kσ(t-τd)ζ(t).(2)
应用动态输出反馈控制器(2)到系统(1)中,我们可得到下列闭环系统:
x·(t)=A~σ(t)x(t) E~σ(t)x(t-h(t)),(3)
则我们引入无记忆状态反馈控制率μ(t)=Kσ(t-τd)ζ(t)后,闭环系统可写为
x=x
ξ,
A~σ(t)=A-σ(t)B-σ(t)Kσ(t-τd)
Lσ(t)Cσ(t)Gσ(t),
E~σ(t)=E-σ(t)0
00.
考虑如下的Lyapunov函数:
V(x(t),t)=xT(t)Px(t) ∫tt-h(t)xT(s)R1x(s)ds.
沿闭环系统V·(x,t)=2xTP[A ΔA(t)]x≤-α‖x‖2关于时间t的导数为:
V·(x(t),t)=x·(t)Px(t) x(t)Px·(t) xT(t)R1x(t)-(1-h·(t))xT(t-h(t))R1x(t-h(t))
=xT(t)A~Tσ(t)Px(t) xT(t)PA~σ(t)x(t) xT(t-h(t)) E~Tσ(t)Px(t) xT(t)PE~σ(t)x(t) xT(t)R1x(t)-(1-h·(t))xT(t-h(t))R1x(t-h(t)).(5)
其中,P为正定矩阵,R1∈Rn×n,标量ε>0.
由V·(x(t),t)=-ε‖x(t)‖2等价于
xT(t)A~Tσ(t)Px(t) xT(t)PA~σ(t)x(t)
xT(t-h(t))E~Tσ(t)Px(t) xT(t)PE~σ(t)x(t)
xT(t)(R1 εI)x(t)
-(1-h·(t))xT(t-h(t))R1x(t-h(t))<0.(6)
考虑到满足条件0≤h(t)≤h<∞,且h·(t)≤ρh<1,其中存在正实数h,ρh对所有的t,上式等价于
xT(t)A~Tσ(t)Px(t) xT(t)PA~σ(t)x(t)
xT(t-h(t))E~Tσ(t)Px(t) xT(t)PE~σ(t)x(t)
xT(t)(R1 εI)x(t)
-(1-ρh)xT(t-h(t))R1x(t-h(t))<0.(7)
上式可以表示成
xT(t)xT(t-h(t))ΞxT(t)
xT(t-h(t))<0,(8)
其中
Ξ=A~Tσ(t)P PA~σ(t) R1 εIPE~σ(t)
-(1-ρh)R1.
对所有的(x(t),t)∈Rn×R,t>0及初始条件x(t)=φ(t),t∈[-max(h(t)),0] 不等式都满足.显然其等价于Ξ<0,则系统(1)是鲁棒二次可镇定的.
【参考文献】
[1]D Liberzon.Switching in Systems and Control[M].Birkhauser Boston,2003.
[2]L Vu,M A Kristi.Stability of time-delay feedback switched linear systems[J].IEEE Trans.Automat.Control,2010,55(10):2385-2389.
[3]R Wang,J Zhao.Reliable guaranteed cost control for uncertain switched nonlinear systems[J].Int.J.Syst.Sci.,2009,40(3):205-211.