切換中立型控制系統概論

所属分类:人工智能  
出版时间:2010-4   出版时间:武漢理工大學出版社   作者:張榆平   页数:108  

前言

  控制理論發展到今天已經有百年歷史了,伴隨著科學技術的飛速發展,人們著眼的系統越來越龐大,系統的表現形式也越來越復雜。特別是近些年來,計算機技術與應用的發展日漸成熟,再加上仿真技術的突飛猛進,都極大地推動了現代系統理論與控制理論研究的深入發展,並已經進入了一個嶄新的發展階段。  復雜性科學就是這一時期自動化及其相關領域中發展出的新的研究方向。在眾多的復雜系統研究中,切換動態系統由于其數學表述簡潔、建模方便、可實施性好等特點成為研究熱點之一。事實上,早在20世紀50年代,在航空航天領域,為節省寶貴的燃料而提出解決時間最優控制和燃料最優控制問題的Bang-Bang控制原理,就是切換概念的雛形。之後,受繼電系統的相平面法啟發而發展和完善的變結構控制,可以說是一種比較典型的切換控制。此外,機器人系統、電力系統、自動傳輸系統、熔爐開關控制系統、汽車引擎控制系統等諸多領域中均涉及這樣一類系統,即在連續或離散動態系統之間切換運行的動態模型。這類系統與單一微分方程或差分方程所表征的系統相比,其動力學行為更加復雜,而切換控制所獲得的控制效果更是常規控制所無法比擬的。凶此,切換系統及控制得到了迅猛發展。而在實際工程中,許多系統從建模到控制都含有時滯,如渦輪噴氣式飛機、微波振蕩器、核反應堆、無損傳輸系統等。而時滯的存在,往往是導致系統產生振蕩和不穩定的根源。中立型時滯系統是一類更普遍更一般的時滯系統,對于這類系統的研究,其結論很容易平移到普通時滯系統。基于這樣的事實,綜合考慮中立型時滯的切換動力系統的研究,就具有重要的理論研究意義和工程實踐背景。一方面,現有的許多系統,如電力系統中大設備的投切運行、自動控制系統中控制器之間的切換、機器人的行走運動等均可以利用切換中立型系統進行建模分析;另一方面,對切換中立型動態系統的深入分析研究可以為大規模人造系統的設計提供理論依據。  本書在作者多年研究的基礎上,針對中立型連續系統切換動態模型中存在的諸多問題,由淺人深,由易而難,系統闡述自由切換、受控切換穩定性問題,切換規則設計問題,魯棒非脆弱H∞控制問題,保成本可靠控制問題和滑模控制問題等。本書的主要內容都來源于作者的研究積累。對于初涉此領域的研究人員和工程技術人員具有一定的理論與應用參考價值。

内容概要

  切換中立型控制系統是一類重要的混雜系統。由于這類系統中既有連續動態,又有離散動態,還有中立型時滯的交互作用,所以許多工程實際問題可以用這樣的系統模型來描述,具有廣泛的工程實踐背景和理論研究意義。《切換中立型控制系統概論︰原理、設計與仿真》以Lyapunov穩定性理論為基礎,采用線性矩陣不等式方法,研究了切換中立型控制系統的穩定性分析與設計的一些問題。

作者简介

  張榆平,男,1 975年5月生,山西晉中人,講師。1998年和2003年在西南交通大學分別獲得工學學士和工學碩士學位,2007年在電子科技大學獲得工學博士學位。研究方向主要集中在復雜系統分析設計與實現,現代智能控制以及智能儀器儀表設計等。先後主持和參與脈沖切換控制器設計、智能三表遠傳系統設計、智能流量積算系統設計、受電弓測試系統設計等研究工作。已在國內外核心期刊和國際學術會議上發表論文1O余篇,其中SCl收錄多篇,並擔任App Iiedmathemat i cs and comDutatio n、M ath e m at i caI and Com Duter Mode IIing等國際知名學術期刊的審稿人。

书籍目录

1 緒論1.1 切換系統1.1.1 切換系統概述1.1.2 切換系統穩定性的研究現狀1.2 中立型時滯系統1.3 切換中立型時滯系統2 數學基礎與預備知識2.1 線性矩陣不等式(LMI)2.2 動力系統穩定性理論2.3 切換系統基礎2.3.1 切換系統的構成和特點2.3.2 切換信號的分類2.3.3 切換系統的穩定性3 切換中立型時滯系統任意切換序列下的穩定性3.1 引言3.2 系統描述與問題提出3.3 切換中立型時滯系統任意切換序列下的穩定性3.3.1 穩定性分析3.3.2 控制器設計3.4 數值仿真3.5 結論‥3.6 定理3.1 的證明4 一類固定切換域的切換中立型時滯系統的指數穩定性4.1 引言4.2 系統描述與問題提出4.3 切換中立型時滯系統在固定切換域下的指數穩定性4.3.1 穩定性分析4.3.2 控制器設計4.4 數值仿真4.5 結論5 一類切換中立型系統的切換律設計5.1 引言5.2 系統描述與問題提出5.3 切換中立型系統的切換律設計5.3.1 穩定性分析5.3.2 控制器設計5.4 數值仿真5.5 結論6 切換中立型系統的魯棒非脆弱H∞控制6.1 引言6.2 系統描述與問題提出6.3 切換中立型系統的魯棒非脆弱H∞控制6.3.1 H性能分析6.3.2 無記憶狀態反饋H∞控制6.3.3 不確定切換中立型系統的魯棒非脆弱H∞控制6.4 數值仿真6.5 結論7 切換中立型系統的保成本可靠控制7.1 引言7.2 系統描述與問題提出7.3 切換中立型系統的保成本可靠控制7.4 數值仿真7.5 結論8 不確定切換中立型系統的魯棒滑模控制8.1 引言8.2 系統描述與問題提出8.3 不確定切換中立型系統的魯棒滑模控制8.4數值仿真8.5 結論9 總結與展望參考文獻

章节摘录

  切換系統是混雜系統研究中的重要組成部分,學術界對于其穩定性的研究成果頗豐,它目前仍是混雜系統研究中的熱點。切換中立型時滯系統是一類更為普遍的切換系統模型,這一領域的研究具有重要的理論意義和工程應用前景。本文以線性矩陣不等式作為研究工具,對切換中立型系統的穩定性分析和設計進行了深入的探索研究。主要工作總結如下︰  第3章就任意切換序列情形,通過系統等效變換,研究了子系統的結構與整個切換中立型系統穩定性之間的聯系,針對切換問隔與時滯大小之間的關系,給出了系統漸近穩定的充分條件。第4章對于一類切換域固定的切換中立型時滯系統的指數穩定性進行了研究,通過對等效系統的E一指數穩定性研究得到原系統的指數穩定性判定條件。第5章研究了切換律的設計問題,對于這類受控切換可以將狀態空間合理劃分,設計事件驅動切換律使得系統漸近穩定。第6章分析了不確定切換中立型系統魯棒非脆弱H控制問題,考慮了實際系統中數學模型的結構不確定性與實際反饋控制器的不確定性,得到了使系統鎮定並具有H。。性能的魯棒非脆弱控制器設計方法。第7章考慮了在二次成本函數約束下,系統部件出現故障時的保成本可靠控制問題,利用連續故障模型描述實際系統的工作狀況,得到系統漸近穩定的條件以及成本函數的上界優化方案。第8章利用滑模控制方法研究切換中立型系統的鎮定問題,分別就多滑模面和單一滑模面方法進行設計,得到了任意切換和受控切換時閉環系統穩定的條件。  本文中的結論針對的是確定時滯的情形,這些結果可以直接推廣到時滯上限已知的變時滯情形。

图书封面




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