带有输入输出饱和的奇异系统的镇定

作     者：罗乔雨 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：左志强

授予年度：2017年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 071102[理学-系统分析与集成] 081103[工学-系统工程] 

主      题：奇异系统 输入饱和 输出饱和 三明治系统 直馈 

摘      要：奇异系统在实际系统中具有广泛应用,而实际控制系统中执行器及传感器产生的输入输出信号的幅值总是不可避免地受到物理约束。如果在设计控制器时忽略输入输出饱和带来的影响,可能会导致一些特殊和有害的后果。本文考虑带有输入饱和、输出饱和或三明治饱和的奇异系统镇定问题。主要工作如下:首先,本文研究同时带有输入饱和及Lipschitz非线性扰动的离散时间奇异系统的控制器综合问题。给出一个充分条件保证在状态反馈情况下,闭环系统是可容许的,并且其解是存在且唯一的。通过求解凸约束下的优化问题,求得最大收缩不变集以估计吸引域。其次,针对带有输出饱和的线性奇异系统,研究输出反馈镇定问题。在假设系统是正则无脉冲的前提下,将其转化为带有直馈的状态空间形式,并阐述在输出饱和情况下考虑直馈项的必要性。之后给出一个输出反馈控制器设计策略,使得闭环系统达到全局渐近稳定。为了能有效地处理直馈项,该控制器在使某一特定的输出分量脱离饱和时是连续的,并且控制器中的参数与传递函数及直馈矩阵有密切的联系。最后,本文考虑带有饱和非线性的奇异三明治系统镇定问题。通过假设两个奇异子系统都是正则无脉冲的,将它们转化为带有直馈的状态空间系统。在设计检测器以确定饱和是否被触发后,本文给出输出反馈控制器设计策略以镇定开环系统。所设计的控制器分为三个阶段,在每个阶段内控制器都是连续的,从而避免输出的不连续性。