文档介绍：郑州大学
硕士学位论文
基于LMI的非最小相位系统鲁棒控制器设计
姓名:朱煜钰
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:王杰
20070501
摘要系统的稳定性和其他性能指标产生不利的、有时是非常严重的影响,因此对非最十位系统的研究具有十分重要的理论意义和实际工程应用价值,也受至Ⅱ了控制理论研究者的广泛关注。另外,由于实际工程系统的动态性能十分复杂,很难完全准确地建立被研究对象的精确数学模型,通过各种简化和逼近方法建立的系统近似数学模型,与实际对象的行为特征存在一定的差距,这些差距可以看作是系统数学模型的一种不确定性,这种不确定性有时会造成所依赖的控制理论和据此而设计的控制器失效。因此,对于不确定非最小相位系统研究的理论意义和实际应用价值都十分重大。鲁棒控制理论是研究不确定系统控制器设计的有效方法,近年来一直是控定性模型系统上。本文主要研究含有参数不确定性的非最小相位系统,在研究系统的不确定时,不但要求系统渐近鲁棒稳定,而且需要系统有一定的鲁棒性能,如果不考虑系统的性能指标,针对系统的不确定性设计的鲁棒控制器可使系统镇定,但是系统的鲁棒性能可能很差,这样就不能达到系统的设计要求。因此,必须综合考虑系统的鲁棒渐近稳定和鲁捧性能。所以,本文对含有参数不确定的非最小相位系统进行保性能的鲁棒控制器的设计。在对系统进行保性能的鲁棒控制器的设计过程中,本文采用静态输出反馈的控制方式,由于静态输出反馈实现的低成本和高可靠性,因此更具有研究意义。本文利用稳定性第二方法,结合线性矩阵不等式约熬卣分析等工具,研究了非最小相位系统的保性能鲁棒控制问题。本文的研究主要工作和研究内容:圆缓敝偷牟问蝗范ǚ亲钚∠辔幌低辰斜P阅苈嘲艨刂破餮芯亢设计。在保性能鲁棒控制器的研究和设计过程中,本文采用了静态输出反馈,利用线性矩阵不等式的方法给出了保性能鲁棒控制器存在的充分条件和其设计过程,并给出了系统的最小性能指标上界。并通过实例仿真验证了该控制方法的有院惺敝突方诘牟问蝗范ǚ亲钚∠辔幌低辰斜P阅苈嘲艨刂破餮具有非最小相位环节的系统称为非最小相位系统,非最小相位环节会对控制制领域的研究热点。目前关于鲁棒控制的研究结果主要集中在含有不确定项的确效性。堆拘∠鄍系统柞柞柠制措设计
究和设计。在保性能鲁棒控制器的研究和设计过程中,,时滞系统,保性能鲁棒控制,静态输出反馈利用线性矩阵不等式的方法给出了保性能鲁棒控制器存在的充分条件和其设计过程。并给出了系统的最小性能指标上界,通过实例仿真验证了该控制方法的有效性。郑州人学籭畚Ⅱ
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髀课题的研究背景鲁棒控制理论的发展现状控制理论自世纪年代术产生以来得到了飞速的发展,在许多领域中得到仅局限于鲁棒稳定性,往往还希望伎闭环系统的某一主要似苤副甏锏阶钣呕蛘予以优化。对于含有参数不确定的非最小相位系统而言,保性能鲁棒控制是一种有效的控制方法。现代控制理论的研究大多是基于对象的一个数学模型,根据系统的性能要求,通过对被控对象的数学模型进行分析来设计系统的控制器,进而将所得到的控制器应用于被控对象束保证闭环系统具有所期望的性能。线性二次型最优控制疞且恢种匾5纳杓品椒ǎ歉梅椒ㄒ览涤诙韵蟮木纺P秃投韵低外部干扰的特殊限定,当对象具有不确定性或干扰特性未知时,基于这样的模型设计的控制系统很难保证具有所期望的性能要求,甚至稳定性都会遭到破坏,这使得最优控制在工业应用中受到很大的限制,在控制系统研究中所遇到的不确定性主要包括结构不确定性或参数不确定性,非结构不确定性或非结构摄动。这些不确定性是导致系统不稳定和系统性能指标恶化的主要根源之一,因此寻找控制器使得闭环系统同时具有鲁棒稳定性和鲁棒性能,在理论和应用上都有十分重要的价值和意义。鲁棒线性二次调节器能较好的处理鲁棒稳定性和性能问题,并取得不少的研究成果【。但是一味追求确定目标的最小值,会导致所得结论过于保守,并且可能会破坏系统的性能鲁棒性,另一方面,集中考虑系统的最大稳定性问题,忽视了性能和控制作用的相互关系,会不可避免地导致控制器的高范数增益。怯蒀和暝谧允视刂浦惺状翁岢隼吹模主要思想是在保证闭环系统鲁棒稳定性的同时,又使得由于系统不确定性而恶化的性能指标仍小于某一个确定的性能上界。控制系统的鲁棒性是指系统中存在摄动,即具有不确定性时,系统能保持正成功的应用。而在现代研究中,人们对具有不确定性的控制系统的要求已不再仅璀十拘∠嘁料低车穆程迮≈破魃杓
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