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题目:基于区间分析的鲁棒稳定控制器设计及应用

关键词:鲁棒稳定控制,区间分析方法,比例积分观测器,不确定性,非线性系统

  摘要

该文主要提出了一种针对具有可被区间分析理论所描述的不确定性的动力系统的鲁棒稳定控制律。该文首先利用区间分析理论描述控制系统中的不确定性,建立了不确定系统的区间状态空间方程。根据现代控制理论中的系统稳定性李雅普诺夫第二判定定理,针对由区间向量描述的控制系统提出系统稳定判定准则的区间数学表述,并在此表述形式下提出了衡量系统鲁棒稳定性的指标。为了将不确定性转化成可被区间描述的形式,该文利用线性二次调节方法设计出比例积分状态观测器。利用所设计的比例积分观测器实时观测出动力系统的不确定性边界,并实时将不确定性的变化映射到区间向量空间。然后以先前建立的区间鲁棒稳定准则为约束,优化设计主动控制律,以保证系统的鲁棒稳定性。该文还将系统中的非线性效应作为不确定摄动,将所提出的鲁棒控制律应用到了结构非线性系统。最后利用算例对此控制律进行了动力学仿真,并将本文提出的控制率于线性状态反馈理论及扰动补偿控制律作以比较,得出本文提出的控制律可在容许控制误差限度内提供最小控制输入能量的结论。