含有控制时滞系统的输出反馈扰动抑制
在自然界中，控制系统往往受到各种外部扰动的影响。系统的外部扰动主要分为未知的随机扰动和已知动态特性的扰动，对未知扰动系统的研究中主要研究鲁棒扰动衰减控制，如H。控制等。已知动态特性扰动的系统有很广泛的实际背景，如海洋平台的实时控制系统，直升飞机机翼转轴减振控制系统的正弦扰动力，以及磁带驱动器转动由于振动产生的扰动等都是已知动态特性的扰动。因此，研究更一般意义的外部扰动作用下的系统的扰动控制问题有重要的理论及应用价值。然而，利用前馈控制控制要求扰动是可测量的，并且状态反馈和前馈控制都会带来控制设备成本的增加和系统的复杂性。因而，输出反馈扰动抑制控制律的研究是一个重要的研究课题。
本文研究具有二次型性能指标的控制带时滞系统的最优输出反馈扰动抑制问题。文中首先概述了时滞系统的特点及相关领域的主要研究成果：然后对最优控制理论的发展状况及其重要应用领域进行了阐述：在此基础上将降维观测器引入到时滞系统的最优输出反馈扰动抑制问题研究中，对其最优输出反馈控制律的求解和实现进行了详细的讨论。
文章首先研究了线性系统的最优扰动抑制问题。通过求解Riccati方程和Sylvester方程推导出前馈反馈最优扰动抑制控制律。然后通过构造同时能预估状态和扰动的降维观测器，解决了前馈控制的物理不可实现问题。结合降维观测器和前馈反馈最优控制律提出了一种动态输出反馈扰动抑制控制器的设计算法。最后通过仿真实例表明该控制算法的有效性。
在此基础上，该方法研究在具有已知动态特征及未知初始条件的外部扰动作用下，设计一个能同时预估状态和扰动的降维观测器，来实现对受扰线性时滞系统的最优扰动抑制。经过研究分析，该构想是可以实现的。总体思路是首先利用Artstein变换将控制变量含时滞的系统转化为不含时滞的系统，然后利用内模原理构造扰动补偿器，将带扰动的系统转化为无扰动的增广系统，其次利用求解Riccati方程和sylvester方程推导出前馈反馈最优控制律。为了解决前馈控制和状态反馈的物理不可实现问题，针对受扰线性时滞系统构造同时能预估状态和扰动的降维观测器。基于降维观测器和前馈反馈最优控制律提出近似于最优动态输出反馈控制器的设计算法。最后仿真结果表明，本文提出的受扰线性时滞系统的输出反馈扰动抑制是有效的。结束部分简要总结论文的主要工作，并对今后进一步研究工作方向进行了展望。
时滞系统;输出反馈;最优控制;扰动抑制;观测器
中国海洋大学
硕士
计算机应用技术
唐功友
2007
中文
TP273
52
2007-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）