广义系统耗散控制问题的研究

论文摘要

广义系统是一类形式更一般化的系统，是有着广泛的应用背景的动力系统，许多实际系统用广义系统模型描述起来更方便、自然，如交联大系统、经济系统、电子网络、电力系统和化工工程等。近年来，广义系统的理论与应用问题已经吸引了国内外众多学者的关注，并且已经取得了长足的进展。 耗散性系统理论自20世纪70年代提出以来，在系统稳定性研究过程中起到重要的作用，它的实质内容是存在一个非负的能量函数，使得系统能量损耗总是小于能量的供给率。耗散理论提出了一种控制系统设计与分析的思想，即从能量的角度，以输入输出的方式描述。耗散理论可以把一些数学工具与物理现象联系起来，使用于许多控制问题。在机电系统、机器人等控制应用方面和自适应控制、非线性H_∞控制等控制方面，已经证实了耗散控制是一种有效的方法。 本文对广义系统的耗散控制等问题进行了研究。全文的结构概括如下： (一)介绍了本文研究工作的背景。首先概述了广义系统的发展状况，并列举了一些实例，说明广义系统具有广泛的应用背景；其次分别介绍了耗散控制、无源控制的研究意义和发展现状；最后简要介绍了本文的主要工作。 (二)研究了广义系统、广义时滞系统的耗散控制和状态严格无源控制的问题。对于广义系统分别设计了耗散的、严格无源的状态反馈控制器；对于时滞广义系统，分别设计了耗散的、严格无源的无记忆状态反馈控制器和时滞状态反馈控制器，使得闭环系统是耗散的和状态严格无源的。 (三)在研究不确定广义系统耗散控制的同时消去了广义系统的脉冲行为。在状态空间下，通过解线性矩阵不等式得到了不确定广义系统对于允许的不确定性的脉冲耗散的状态反馈控制器和输出反馈控制器，这种控制器不仅使得闭环系统是无脉冲的，而且是耗散的。同样得到了脉冲无源的状态反馈控制器和输出反馈控制器，使得闭环系统是无脉冲而且是无源的。 (四)研究了一类非线性时滞系统的时滞相关的鲁棒耗散控制，利用解线性矩阵不等式得到了此类系统的时滞相关的鲁棒耗散的无记忆状态反馈控制器和时滞状态反馈控制器。同时，将时滞相关的耗散控制推广到广义系统中，研究了时滞广义系统的时滞相关的鲁棒耗散和鲁棒无源控制，同样也给出了时滞相关的鲁

论文目录

• 独创性声明
• 使用授权书
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 广义系统的结构特征及应用背景
• 1.2 广义系统理论的发展现状
• 1.3 时滞广义系统的实际背景
• 1.4 时滞广义系统的研究现状
• 1.5 耗散控制、无源控制的研究意义和发展现状
• 1.6 全文的结构安排
• 第二章 广义系统的耗散控制
• 2.1 引言
• 2.2 广义系统的耗散性分析
• 2.2.1 系统描述与预备知识
• 2.2.2 耗散状态反馈控制器
• 2.2.3 数值例子
• 2.3 广义系统的状态严格无源性分析
• 2.3.1 系统描述与预备知识
• 2.3.2 严格无源状态反馈控制器
• 2.3.3 数值例子
• 2.4 广义时滞系统的耗散性分析
• 2.4.1 系统描述与预备知识
• 2.4.2 耗散状态反馈控制器设计
• 2.4.3 数值例子
• 2.4.4 耗散时滞状态反馈控制器设计
• 2.4.5 数值例子
• 2.5 广义时滞系统的状态严格无源性分析
• 2.5.1 系统描述与预备知识
• 2.5.2 严格无源状态反馈控制器
• 2.5.3 严格无源时滞状态反馈控制器
• 2.5.4 数值例子
• 2.6 小结
• 第三章 广义系统的脉冲耗散控制
• 3.1 引言
• 3.2 带有脉冲的广义系统的耗散性分析
• 3.2.1 系统描述与预备知识
• 3.2.2 脉冲耗散状态反馈控制器
• 3.2.3 脉冲耗散输出反馈控制器
• 3.2.4 数值算例
• 3.3 不确定广义系统的鲁棒脉冲耗散控制
• 3.3.1 鲁棒脉冲耗散状态反馈控制器
• 3.3.2 鲁棒脉冲耗散输出反馈控制器
• 3.3.3 数值算例
• 3.4 不确定广义系统的鲁棒脉冲无源控制
• 3.4.1 鲁棒脉冲无源状态反馈控制器
• 3.4.2 鲁棒脉冲无源输出反馈控制器
• 3.4.3 数值算例
• 3.5 小结
• 第四章 时滞相关的鲁棒耗散控制
• 4.1 引言
• 4.2 一类非线性时滞系统的时滞相关鲁棒耗散性分析
• 4.2.1 系统描述与预备知识
• 4.2.2 时滞相关鲁棒耗散性
• 4.2.3 时滞相关的鲁棒耗散控制器
• 4.2.3.1 无记忆状态反馈控制器
• 4.2.3.2 时滞状态反馈控制器
• 4.2.4 数值例子
• 4.3 一类非线性时滞系统的时滞相关的鲁棒无源性分析
• 4.3.1 时滞相关的鲁棒无源性分析
• 4.3.2 时滞相关的鲁棒无源控制器
• 4.3.2.1 无记忆状态反馈控制器
• 4.3.2.2 时滞状态反馈控制器
• 4.3.3 数值例子
• 4.4 广义时滞系统的时滞相关鲁棒耗散控制
• 4.4.1 系统描述
• 4.4.2 时滞相关鲁棒耗散性分析
• 4.4.3 数值例子
• 4.5 广义时滞系统的时滞相关鲁棒无源控制
• 4.5.1 系统描述
• 4.5.2 时滞相关鲁棒无源性分析
• 4.5.3 鲁棒无源控制器设计
• 4.5.3.1 无记忆状态反馈控制器
• 4.5.3.2 时滞状态反馈控制器
• 4.5.4 数值例子
• 4.6 小结
• 第五章 一类不确定广义时滞系统的鲁棒耗散控制
• 5.1 引言
• 5.2 系统描述与预备知识
• 5.3 鲁棒耗散控制分析与综合
• 5.3.1 耗散不确定性
• 5.3.2 鲁棒耗散性分析
• 5.3.3 鲁棒耗散无记忆状态反馈控制器设计
• 5.3.4 鲁棒耗散时滞状态反馈控制器设计
• 5.4 数值例子
• 5.5 小结
• 第六章 非线性系统的耗散性研究
• 6.1 引言
• 6.2 系统描述与预备知识
• 6.3 耗散控制器设计
• 6.3.1 状态反馈控制器
• 6.3.2 动态输出反馈控制器
• 6.4 数值例子
• 6.5 小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 作者攻读博士学位期间撰写的论文