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离散非线性系统输入到状态稳定性研究

作　者: 钟国旗
导　师: 刘志远
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制理论与工程
关键词: 输入到状态稳定性输入到状态实用稳定性预测控制反步方法
分类号: TP13
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 65次
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内容摘要

输入到状态稳定性(input-to-state stability,ISS)是由Sontag教授于1989年提出的一种采用状态空间方法描述受迫系统(存在外加输入的系统)稳定性的新概念。经过近20年的发展,输入到状态稳定性以及由它衍生出来的其它相关概念一起逐渐形成了输入到状态稳定性的理论框架。目前,输入到状态稳定性已经成为了一种非常流行的非线性系统分析和设计方法。本文主要研究输入到状态稳定性理论在离散时间非线性系统中的一些应用。首先,针对带有干扰的离散非线性严格反馈系统(discrete time strictfeedback nonlinear systems)应用backstepping方法递归设计自适应状态调节器,控制被控系统的状态最终在包含平衡点的一个小邻域内运动,并使用函数逼近的方法来逼近系统中的非线性结构,从而减少对系统非线性特性的约束条件,由于离散非线性系统稳定性分析上的困难,最后应用ISpS稳定性来分析闭环系统的稳定性,并给出邻域大小的估计。然后,针对带有外部干扰和参数不确定性且带有状态和控制输入约束的一类离散非线性系统,应用min-max MPC方法设计双模MPC控制器,并应用ISS方法分析闭环系统的稳定性。其中通过扩大MPC优化指标状态加权矩阵,应用线性系统计算方法得到终端惩罚矩阵和状态反馈矩阵,并证明其能够应用到非线性系统上,为ISS方法分析预测控制方法的稳定性做出应用上的拓展。本文所得到的结论,解决了输入到状态稳定性理论在实际应用中的一些问题,推动了输入到状态稳定性在应用中的发展,因此具有重要的理论和实际意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题背景及意义  8-10
  1.2 研究现状及分析  10-11
    1.2.1 输入到状态稳定性理论的发展  10-11
    1.2.2 输入到状态稳定性理论应用的发展  11
  1.3 本文的主要研究内容  11-13
第2章输入到状态稳定性理论的基本介绍  13-18
  2.1 引言  13
  2.2 常用符号和定义  13-15
  2.3 输入到状态稳定性  15-16
  2.4 输入到状态实用稳定性  16-17
  2.5 其它稳定性  17
  2.6 本章小结  17-18
第3章基于backstepping 方法的ISpS 自适应调节器  18-32
  3.1 引言  18
  3.2 问题描述  18-19
  3.3 主要结论  19-29
  3.4 仿真实例  29-30
  3.5 本章小结  30-32
第4章一类基于ISS 的Min-Max 非线性预测控制  32-42
  4.1 引言  32-33
  4.2 问题描述  33-34
  4.3 主要结论  34-39
    4.3.1 矩阵P, K 的计算  35-39
  4.4 仿真实例  39-41
  4.5 本章小结  41-42
结论  42-43
参考文献  43-48
致谢  48

离散非线性系统输入到状态稳定性研究

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