非线性系统的有限给定时间控制问题研究及其应用

来源 :曲阜师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:controlzhang
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在控制理论的研究中,Lyapunov稳定性理论被大家广泛关注.而在实际应用中,如翼伞系统,导弹系统,通信网络系统等对时间要求很高,通常的Lyapunov稳定并不能达到理想的控制效果,有时还会因为外部干扰等因素导致超调过大等不好的影响,因此研究有限时间控制显得尤为重要.但现有研究成果的停息时间都依赖于系统的初始状态,对系统有限时间控制的研究有一定的局限性.而对已给定的有限时间(停息时间不依赖于初始状态)的控制研究还很少,所以研究有限给定时间控制很有必要.本文首先给出有限给定时间稳定性的概念,然后结合状态反馈控制和终端约束预测控制方法,对非线性系统进行了有限给定时间控制研究,得到使非线性系统有限给定时间稳定的控制器设计方法,并将此有限给定时间控制结果应用到翼伞系统归航轨迹优化的问题中,验证了所提方法的有效性.本文得到的主要结论可概括为以下三部分:第一,研究了一类仿射非线性系统的有限给定时间控制的问题.给出基于Lyapunov函数的状态反馈控制律和终端约束模型预测控制律.设计切换律使控制器在两控制器之间切换:当系统的状态在终端区域外,应用模型预测控制器,当状态在终端区域内应用状态反馈控制器,并保证系统是有限给定时间稳定的.第二,研究了具有外部扰动的非线性系统有限给定时间控制的问题.给出有限给定时间状态反馈控制律和终端约束预测控制律.设计基于状态反馈控制器和终端约束控制器的合适的切换律,保证具有外部扰动的系统是全局有限给定时间稳定的.第三,针对翼伞系统归航轨迹规划问题,研究了翼伞系统有限给定时间控制控制器设计方法.基于简化的翼伞系统质点运动模型,把系统的归航优化转化为有限给定时间控制问题,设计翼伞系统有限给定时间控制器,并给出有限给定时间稳定性分析.应用有限给定时间控制设计方法,绘制出不同初始条件下翼伞系统运行轨迹曲线.
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