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离散时滞非线性系统的最优扰动抑制研究及其应用

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时滞非线性系统的最优扰动抑制问题具有重要的理论和实际意义。实际系统都是非线性的。对非线性系统的分析综合是理论研究的热点,同时也是工业生产,航空航天和海洋工程中的要求。一般非线性系统的最优控制律和哈密尔顿-雅可比-贝尔曼(Hamilton-Jocabi-Bellman, HJB)等式或非线性两点边值(Two Point Boundary Problem, TPBV)问题联系在一起,其解析解很难得到,对近似解的研究引起了人们的广泛关注。外界普遍存在的持续干扰严重影响到系统的性能,扰动抑制问题有广阔的应用领域。最优扰动抑制是目前非线性系统研究的热点。在实际系统中,时滞现象广泛存在并且不可避免。时滞导致了系统性能的下降,并可能使系统不稳定。但目前对时滞非线性系统的最优扰动抑制问题的研究很少,缺少有力的解决方法。海洋平台是典型的受扰时滞系统。海洋平台,尤其是油气生产平台,在国民生产中具有重要的经济价值。海洋平台在风,浪,地震荷载等作用下发  (本文共163页) 本文目录 | 阅读全文>>

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在高速网络下时滞系统的最优扰动抑制研究

本文研究了在高速网络下时滞系统的最优扰动抑制问题,主要内容概括如下:1.在高速通讯网络环境下建立含有控制时滞与测量时滞的系统的数学模型,并将其离散化。2.利用模型转换将离散化的含有控制时滞与测量时滞线性系统转化为形式上无时滞的线性系统。然后通过求解离散Riccati方程和Stein方程设计含有状态反馈、扰动状态前馈和控制记忆项的最优控制律,前馈项和控制记忆项分别补偿了扰动和控制时滞对系统性能的影响。通过构造扰动状态观测器,解决前馈补偿器的物理不可实现问题.3.研究高速通讯网络环境下受持续扰动的含有控制时滞与测量时滞的非线性离散系统的基于高增益观测器的扰动抑制。通过模型转换,构造了基于高增益观测器的扰动控制律,证明了高增益观测器可以消除扰动系统建模时的不确定性。通过对非线性离散系统在期望平衡点的线性化,对系统设计反馈控制器。由闭环系统原点邻域内的Lyapunov函数估计其吸引域,证明了系统的稳定性。4.研究高速通讯网络下受持续扰动...  (本文共63页) 本文目录 | 阅读全文>>

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受扰离散时滞及非线性系统的近似最优控制研究

几乎所有的实际控制系统都受到外部扰动的影响。例如,海洋平台振动控制系统以及船舶姿态控制系统等都受到海浪、风等外界持续扰动力的作用等。而外界扰动力作用产生的振动将导致控制系统的性能下降。在实际系统中,时滞现象广泛存在并且不可避免。虽然离散时滞系统可以通过扩维方法将原系统等效为无时滞的高阶系统,但对于时滞较大或阶数较高的系统,其最优控制律设计的计算量将按几何指数规律增长,即导致所谓“维数灾难”问题。而且实际系统都是非线性的。一般非线性系统的最优控制律和哈密尔顿-雅可比-贝尔曼(Hamilton-Jocabi-Bellman, HJB)等式或非线性两点边值(Two Point Boundary Problem, TPBV)问题联系在一起,其解析解很难得到,因此对其近似解的研究引起了人们广泛的关注。另外,实际中普遍存在的非线性系统的复杂性,相关的最优输出跟踪理论研究成果还不多见。总之,研究时滞非线性系统的最优扰动抑制和跟踪问题具有重要的...  (本文共144页) 本文目录 | 阅读全文>>

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受扰奇异摄动时滞系统的最优控制方法研究

几乎所有的实际控制系统都受到外部扰动的影响。例如,海洋平台振动控制系统以及船舶姿态控制系统等都受到海浪、风等外界持续扰动力的作用等。外界扰动力作用产生的振动导致控制系统的性能受到一定的影响。如何设计控制器消除或减小外部扰动对系统性能的影响具有重要意义。另一方面,时滞在实际系统中是普遍存在的,如海洋平台减振控制系统中机械振动信号的测量与控制信号的传输延迟等。从理论上分析,时滞系统是用泛函微分方程描述的无穷维系统,涉及到时滞系统的问题通常是比较难解决的。时滞系统的稳定性分析和控制算法的综合是重要的研究课题。航空航天、海洋工程、电力系统、机器人等许多实际工程问题包含两个甚至多个不同量级的时间常数,往往可模型简化为奇异摄动系统来进行处理。奇异摄动系统的分析和设计问题一直是专家学者们关注的热点问题之一。由于奇异摄动系统的固有特性,其最优控制问题将导致求解多时标Hamilton-Jacobi偏微分方程或含小参数的高阶奇异摄动两点边值(Two...  (本文共174页) 本文目录 | 阅读全文>>

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受扰非线性及时滞系统近似最优扰动抑制方法研究

严格地讲,现实世界中的一切实际系统都是在外界干扰力作用下工作的。除了完全未知动态的外部扰动外,还有一类已知动态特性(但可能未知初始条件)的外部扰动,比如:阶跃扰动、斜坡扰动、脉冲扰动、正弦扰动、周期扰动以及满足某一类齐次微分方程的扰动(通常称为外系统),等等。具有这类扰动的系统在航空航天、工业生产、机械制造和海洋工程等实际系统中有着广泛的应用背景。如海洋平台的实时振动控制系统,它长期受风和海浪力的作用,其中海浪规则波的动态特性是完全已知的;飞机飞行姿态控制系统,机翼承受的风剪应力的谐振干扰;磁盘减振控制系统;噪声抑制系统等等。如果采用无扰动初值问题的最优控制方法去设计受扰动系统,得到的控制律不是最优的,且设计的控制律对外部扰动影响的鲁棒性较差。因此研究在外界持续扰动力作用下系统的最优控制问题更贴近实际控制系统,有重要的理论与实际意义。本文首先综述了国内外受扰非线性及时滞系统最优控制理论的研究现状。然后利用微分方程的逐次逼近方法研...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

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含有控制时滞的离散系统的最优扰动抑制

随着计算机性能的提高和控制技术的发展,离散控制系统理论越来越受到人们的重视。控制系统中普遍存在着时滞现象,时滞往往使得系统性能下降。另外,控制系统一般都是在外界扰动作用下工作的。外部扰动能使系统的工作点发生漂移,并使系统的动态和稳态性能变差。所以,研究时滞离散系统的扰动抑制问题是一个有意义的研究课题。本文研究离散系统的输出反馈扰动抑制问题。对于具有已知动态特性的外部扰动的线性离散系统和含有控制时滞的离散线性系统,分别设计了最优扰动抑制控制算法,使系统的输出在抑制外部扰动的同时性能指标达到最优。通过构造扰动观测器,解决了控制器中所含外系统状态项的物理可实现问题。本文的研究内容概括如下:1.对离散线性系统和时滞系统的理论进行了综述,介绍了这一领域的主要研究方法和研究动向;简单介绍了最优控制理论的发展状况及其重要应用领域;阐述了当前国内外时滞系统及离散线性时滞系统最优控制理论和扰动抑制问题的研究方法与现状;分析了当前输出反馈理论的发展...  (本文共56页) 本文目录 | 阅读全文>>