文档介绍：华北电力大学(北京)
硕士学位论文
基于LMI的模糊控制器和观测器的设计研究
姓名:伍磊
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:侯国莲
20050101
摘要
本文针对模糊模型,对基于线性矩阵不等式工的控制器和观测器设计方
法进行研究。采用模糊模型逼近非线性系统,使用并行分布补偿法设计对
象模型的模糊控制器和观测器,模糊控制器分别用状态反馈和状态反馈加附加控制
量两种方法实现,稳定性条件和控制器的设计除了介绍已有的方法外,还提出一种新的
性能指标约束的稳定性条件和一种实现跟踪性能的控制器设计方法,这些方法一方面通
过配置闭环极点的方法改善系统性能,解决了一些对系统动态性能有所要求的问题,另
一方面,通过添加附加的控制信号,使系统获得了满意的跟踪性能。最后,将满足模糊
控制器和观测器设计的稳定性条件转化为求解李亚普诺夫稳定性的凸优化问题,并统一
到线性矩阵不等式的框架内,通过求解线性矩阵不等式,获得控制器和观测器的参数。
仿真例子选用了单级倒立摆和单元机组协调控制系统,结果表明,课题中采用
的方法是方便、快速、有效的。
关键词模糊模型极点配置线性矩阵不等式并行分布补偿法
摘要
本文针对模糊模型,对基于线性矩阵不等式工的控制器和观测器设计方
法进行研究。采用模糊模型逼近非线性系统,使用并行分布补偿法设计对
象模型的模糊控制器和观测器,模糊控制器分别用状态反馈和状态反馈加附加控制
量两种方法实现,稳定性条件和控制器的设计除了介绍已有的方法外,还提出一种新的
性能指标约束的稳定性条件和一种实现跟踪性能的控制器设计方法,这些方法一方面通
过配置闭环极点的方法改善系统性能,解决了一些对系统动态性能有所要求的问题,另
一方面,通过添加附加的控制信号,使系统获得了满意的跟踪性能。最后,将满足模糊
控制器和观测器设计的稳定性条件转化为求解李亚普诺夫稳定性的凸优化问题,并统一
到线性矩阵不等式的框架内,通过求解线性矩阵不等式,获得控制器和观测器的参数。
仿真例子选用了单级倒立摆和单元机组协调控制系统,结果表明,课题中采用
的方法是方便、快速、有效的。
关键词模糊模型极点配置线性矩阵不等式并行分布补偿法
二纽二口
尸明
本人郑重声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立进行研究工作所取
得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任
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特此申明。
签名日期
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作者签名导师签名
日期日期
华北电力大学硕士学位论文
第一章绪论
模糊控制发展简介
自动控制自产生之日起就一直十分活跃,发展迅速,对工农业生产、国防建设、
社会进步等起了很大的推动作用。从世纪对具有调速器的蒸汽发动机
系统进行线性常微分方程描述及稳定性分析以来,经过世纪初
等人的杰出贡献,形成了经典反馈控制的理论基础。二战军事需要和工
业大发展的要求又使自动控制理论取得重大进展。经典控制理论基于被控对象的精
确数学模型来解决线性定常单输入单输出控制系统的设计与分析问题。主要采用传
递函数、频率特性和根轨迹为基础的频域分析方法。对于非线性系统,采用描述函
数分析法和一般不超过两个变量的相平面分析法。经典控制理论目前仍在工业过程
中发挥着重要的作用,解决了许多控制问题。但对于解决大规模的复杂控制问题仍
远远不够。
随着电子计算机的出现和迅速发展,信息处理能力的不断提高,由于航天飞行
器等空间技术开发的需要,年代出现了以状态空间为基础的现代控制理论,包括
线性系统理论,最优控制理论,系统辨识和随机控制理论等几个主要分支。现代控
制理论主要用来解决多输入多输出和时变系统的问题,在现代控制理论中,系统的
数学模型主要是用一个一阶微分方程组即状态方程或者差分方程组来描述,这
是一种时域表示方法。该描述法的优点是便于计算机运算,同时给人以时间上直观
清晰的概念。
可以看到,无论是经典控制理论还是现代控制理论,都是建立在系