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控制系统中最关心的是系统的稳定性和性能。众所周知,不确定性会破坏系统的稳定性和性能,而不确定性在实际系统中又是不可避免的。鲁棒控制就是试图描述被控对象的不确定性,并在不确定性允许的扰动范围内综合其控制器,使系统保持稳定性和鲁棒性能。因此近年来,鲁棒控制理论一直是控制界研究的热点问题并取得了相当丰硕的成果。基于这样广泛的实际背景,不确定系统鲁棒控制理论的研究既有重要的理论意义又有非常实际的工程意义。本文研究对象指的是线性不确定系统。
不确定线性系统的鲁棒控制理论所研究的问题包括系统的鲁棒稳定性分析和鲁棒控制器的设计两个方面.在鲁棒稳定性分析方面要研究的是:当系统存在各种不确定性及外加干扰时,系统性能变化的分析,包括系统的动态性能和稳定性等;而鲁棒控制器的设计是指采用什么控制结构和何种设计方法可保证系统具有更强的鲁棒性,如何处理系统存在的不确定性和外加干扰的影响.目前一般将鲁棒控制的研究方法分为两类:一类是以分析系统鲁棒性特别是系统稳定性为基础的不确定性系统分析和设计;二是以某种性能指标优化为设计依据的控制理论,诸如H<,∞>,控制理论,保性能控制理论等。
本文主要讨论了不确定线性系统具有闭环极点约束的保性能控制问题,基于现在流行的LMI方法给出了反馈控制器存在的条件以及设计方法.同时还研究了不确定线性系统具有多个变时滞系统模型的指数稳定性问题.利用LMI法给出了系统的指数稳定及鲁棒指数稳定的条件和无记忆状态反馈控制器设计方法。
本文中得到的主要结论有:
(1)主要研究闭环系统的极点约束在一个给定的圆盘中的不确定线性系统的保性能问题,研究设计一个状态反馈控制器,使得闭环系统对所有允许的不确定性稳定,且使得闭环性能指标值不超过某个确定的上界。基于线性矩阵不等式处理方法给出状态反馈控制器存在的充要条件,并利用线性矩阵不等式的解给出了保性能控制器的设计方法。
(2)在前一个问题的基础上,由于状态向量的不可观性,考虑设计动态输出反馈控制器使得闭环系统对所有允许的不确定性稳定,且使得闭环性能指标值不超过某个确定的上界。基于线性矩阵不等式处理方法给出动态输出反馈控制器存在的充要条件,并利用线性矩阵不等式的解给出了保性能控制器的设计方法。
(3)讨论了不确定线性系统具有多个变时滞系统模型的指数稳定性问题.利用LMI方法给出了系统的指数稳定及鲁棒指数稳定的条件和无记忆状态反馈控制器设计方法。