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时滞系统的方差约束控制及其滤波器设计

作　者: 刘子剑
导　师: 卢俊国
学　校: 上海交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 时滞系统 方差约束 中立型系统 Kalman滤波 离散系统
分类号: TP13
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


时滞是工程实际系统中普遍存在的现象,且是导致系统不稳定的一个主要因素,从而成为控制理论界广泛关注和近年来研究的重点之一。特别地,中立型时滞系统已逐渐成为控制领域的一个热点,并且日益受到人们的关注;此类时滞系统不但包含过去的运动状态,还包含过去运动状态的微分信息。然而对中立型系统的研究相对滞后,这主要是由于中立型泛函微分方程中差分算子较难处理,致使此类方程解的形式十分复杂。鉴于中立型系统是一类广泛存在于工程实践中的时滞系统,因此对其研究具有重要的理论需求和应用价值。本文着重探讨了不确定中立型系统的反馈控制与滤波问题;同时也研究了不确定离散时滞系统鲁棒控制问题。本文主要利用Lyapunov第二方法及协方差控制理论,基于运用Matlab中LMI工具箱求解线性矩阵不等式,针对不同类型的时滞系统,考虑其方差约束控制及其滤波问题,最终给出了控制器和滤波器的存在条件。全文主要分为两个部分,具体内容如下:第一部分主要研究不同类型时滞系统的鲁棒方差约束控制问题。首先,研究了线性中立型具有参数不确定性时滞系统的鲁棒方差约束控制问题,得到了一个时滞无关的充分条件,满足这一条件的反馈控制器将保证闭环系统是一致渐进稳定的,同时满足给定的方差约束;在此基础上,基于线性矩阵不等式给出了控制器的设计方法,同时给出一个数值算例以验证所提出算法的有效性。其次,研究了非线性中立型时滞系统的方差约束控制问题。该系统中的非线性是以扰动的形式出现的,最终得到的反馈控制器将保证系统是一致渐进稳定的,同时满足给定的方差约束。最后,研究了非线性离散具有参数不确定性时滞系统的鲁棒方差约束控制问题,得到了一个时滞无关的充分条件,满足这一条件的反馈控制器将保证系统是一致渐进稳定的,同时满足给定的方差约束。第二部分主要研究中立型时滞系统的鲁棒滤波问题。针对不确定中立型时滞系统的Kalman滤波问题,所得的Kalman滤波器,将保证增广系统是一致渐进稳定的,同时满足给定的方差约束。在此基础上,基于线性矩阵不等式,给出了滤波器的设计方法,同时给出了一个数值算例,来验证该算法的有效性。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
插图  9-10
主要符号对照表  10-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 时滞系统的应用背景及其研究意义  11-12
  1.2 时滞系统的研究现状及其方法  12-15
    1.2.1 协方差控制理论  12-14
    1.2.2 时滞系统的鲁棒控制  14-15
    1.2.3 时滞系统的滤波  15
  1.3 本文的主要工作及其创新之处  15-17
第一部分 时滞系统的方差约束控制  17-49
  第二章 不确定中立型时滞系统的鲁棒方差约束控制  18-30
    2.1 引言  18
    2.2 问题描述  18-20
    2.3 系统分析  20-26
    2.4 控制器设计  26-28
    2.5 数值算例  28-29
    2.6 本章小结  29-30
  第三章 非线性中立型时滞系统的鲁棒方差约束控制  30-41
    3.1 引言  30
    3.2 问题描述  30-32
    3.3 系统分析  32-38
    3.4 控制器设计  38-39
    3.5 数值算例  39-40
    3.6 本章小结  40-41
  第四章 非线性离散时滞系统的鲁棒方差约束控制  41-49
    4.1 引言  41
    4.2 问题描述  41-43
    4.3 主要结果及证明  43-46
    4.4 控制器设计  46-47
    4.5 数值例子  47
    4.6 本章小结  47-49
第二部分 时滞系统的滤波器设计  49-64
  第五章 不确定中立型时滞系统鲁棒Kalman 滤波  50-62
    5.1 引言  50-51
    5.2 问题描述  51-53
    5.3 系统分析  53-59
    5.4 滤波器设计  59-60
    5.5 数值算例  60-61
    5.6 本章小结  61-62
  第六章 全文总结  62-64
    6.1 主要结论  62-63
    6.2 研究展望  63-64
参考文献  64-70
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  70-71
致谢  71-74
上海交通大学硕士学位论文答辩决议书  74

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化基础理论 > 自动控制理论
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