狀態(tài)滯后非線性時滯系統(tǒng)的魯棒控制

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1、摘要非線性時滯系統(tǒng)的控制研究是當(dāng)前控制理論研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。時滯的存在使得非線性系統(tǒng)的控制問題變得更加復(fù)雜和困難。本論文主要研究了狀態(tài)滯后的非線性時滯系統(tǒng)的魯棒控制問題，針對非線性時滯項滿足不同的假設(shè)條件，設(shè)計了系統(tǒng)相應(yīng)的反饋控制器。論文首先研究了一類不確定項上界函數(shù)可參數(shù)化的非線性時滯系統(tǒng)的狀態(tài)反饋控制問題。其標(biāo)稱系統(tǒng)為線性結(jié)構(gòu)，不確定非線性時滯項上界為高階多項式函數(shù)。分別基于LyapunovKrasovsldi泛函和Razumikhin引理，提出了兩類控制器設(shè)計方案。設(shè)計的自適應(yīng)反饋控制器比現(xiàn)有文獻(xiàn)簡單，便于實(shí)際應(yīng)用。設(shè)計的多項式反饋控制器消除了對時滯導(dǎo)數(shù)的假設(shè)條件。其次在

2、非線性時滯項的精確數(shù)學(xué)模型不能得到情形下，論文研究了系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊控制問題。設(shè)計了時滯相關(guān)指數(shù)穩(wěn)定的滑模面，基于自適應(yīng)模糊控制思想，提出利用滯后自適應(yīng)模糊邏輯系統(tǒng)逼近未知滯后非線性函數(shù)，設(shè)計了自適應(yīng)反饋控制律。論文針對三角型結(jié)構(gòu)非線性時滯系統(tǒng)，研究了狀態(tài)反饋控制問題和動態(tài)輸出反饋控制問題。指出了現(xiàn)有文獻(xiàn)存在的錯誤和LyapunovKrasovskii泛函用于研究三角型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的局限性。利用Razumikhin引理，基于遞推控制方法設(shè)計了系統(tǒng)時滯無關(guān)的狀態(tài)反饋控制器。最后指出對于多項式非線性時滯系統(tǒng)，總存在時滯無關(guān)的狀態(tài)反饋控制器使得相應(yīng)的閉環(huán)系統(tǒng)有界穩(wěn)定。在非線性時滯項函數(shù)滿

3、足特定的假設(shè)條件下，研究了三角型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的輸出反饋控制問題。首先對系統(tǒng)設(shè)計了時滯無關(guān)狀態(tài)觀測器，其參數(shù)可以通過求解線性矩陣不等式得到，其次基于觀測器利用遞推控制方法設(shè)計了系統(tǒng)的輸出反饋控制器，通過構(gòu)造LyapunovKrasovskii泛函，證明了閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。進(jìn)一步考慮具有未建模動態(tài)的非線性時滯系統(tǒng)的動態(tài)輸出反饋跟蹤控制問題，在非線性時滯項上界不能精確得到的情形下，設(shè)計了基于觀測器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)輸出反饋控制器，使得閉環(huán)系統(tǒng)一致有界穩(wěn)定。論文進(jìn)～步研究了關(guān)聯(lián)非線性時滯系統(tǒng)的分散反饋控制問題?；贚yapunovKrasovskii泛函和Razumikhin引理給出了一般結(jié)構(gòu)

4、關(guān)聯(lián)非線性時滯系統(tǒng)穩(wěn)定的充分條件。利用LyapunovKrasovskii泛函得到的結(jié)論包含了現(xiàn)有文獻(xiàn)線性情形的結(jié)果，提出利用Razumikhin引理來研究關(guān)聯(lián)非線性時滯系統(tǒng)?；谒玫姆€(wěn)定性條件，燕山大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文給出了系統(tǒng)控制器設(shè)計的基本準(zhǔn)則。針對不確定關(guān)聯(lián)項上界函數(shù)可參數(shù)化情形，研究了關(guān)聯(lián)非線性時滯系統(tǒng)的分散反饋控制問題，設(shè)計了時滯無關(guān)的自適應(yīng)狀態(tài)反饋控制器，并將結(jié)果用于研究標(biāo)稱系統(tǒng)為線性結(jié)構(gòu)，不確定關(guān)聯(lián)項上界為高階多項式函數(shù)的關(guān)聯(lián)時滯系統(tǒng)，設(shè)計了相應(yīng)的自適應(yīng)反饋控制器。在非線性關(guān)聯(lián)項信息不能精確得到的情形下，研究了系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊控制問題。利用自適應(yīng)模糊邏輯系統(tǒng)逼

5、近未知非線性函數(shù)，設(shè)計了分散自適應(yīng)模糊控制器，使得系統(tǒng)狀態(tài)漸近趨于平衡點(diǎn)。研究了非線性時滯大系統(tǒng)的分散輸出反饋控制問題，針對大系統(tǒng)首先設(shè)計了分散觀測器，然后基于觀測器設(shè)計了系統(tǒng)的輸出反饋控制器，使得閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。基于該設(shè)計思想，進(jìn)一步研究了具有未建模動態(tài)系統(tǒng)的分散輸出反饋控制問題，當(dāng)關(guān)聯(lián)項信息不能完全獲得時，設(shè)計了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出反饋控制器，使得閉環(huán)系統(tǒng)一致有界穩(wěn)定。最后，論文研究了一類典型非線性時滯系統(tǒng)--TCP／IP系統(tǒng)的擁塞控制問題。首先考慮到現(xiàn)有文獻(xiàn)提出的PI控制算法，存在響應(yīng)速度慢和動態(tài)性能差的缺陷，提出了PID主動隊列管理算法?；跁r域分析方法，給出了系統(tǒng)指數(shù)穩(wěn)定P

6、ID參數(shù)需滿足的條件。進(jìn)一步設(shè)計了遞推自適應(yīng)主動隊列管理算法，在參數(shù)變化范圍較大情形下，該算法仍然有很好的控制效果。關(guān)鍵詞非線性時滯系統(tǒng)；變結(jié)構(gòu)控制；自適應(yīng)控制；觀測器設(shè)計；動態(tài)輸出反饋控制：關(guān)聯(lián)系統(tǒng)；遞推控制；擁塞控制；主動隊列管理IIAbstractThecontrolproblemofnonlineartimedelaysystemshasbeenthehotanddi師culttopicinthepresentcontroltheoryinvestigation．Theexistenceoftimedelayrendersthecontrolproblemofnonli

7、nearsystemsmorecomplexanddifficult．Therobustcontrolproblemofnonlinearsystemswithdelaysinthestatewillbefocusedoninthisdissertation．Forthesystemswithdifferentassumptionsonthenonlineartimedelayparts，thecorrespondingfeedbackcontrollersarepresented．Wefi