魯棒控制系統(tǒng)畢業(yè)設計



摘 要

魯棒控制的應用已涉及多領域，在許多實際問題中，系統(tǒng)的狀態(tài)往往是不能直接測量的，此時難以應用閉環(huán)控制或是出反饋制律實現(xiàn)系統(tǒng)控制。甚至有時即使系統(tǒng)的狀態(tài)可以直接測量，但成本會成指數(shù)倍增加。世界范圍內(nèi)，對系統(tǒng)的控制進行了廣泛而深入的研究。一些控制系統(tǒng)的核心問題是輸出穩(wěn)定，因此，系統(tǒng)的魯棒控制及控制器設計具有重要的理論意義和實際應用價值。

本文首先提出了Lyapunov穩(wěn)定性理論和線性矩陣不等式（LMI）方法，并解釋了漸進穩(wěn)定概念。然后基于Lyapunov方程和線性矩陣不等式對不確定時滯系統(tǒng)研究了輸出反饋控制器的設計方法，設計了針對不確定的時滯系統(tǒng)輸出反饋控制器，保證反饋系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。

最后通過MATLAB中的LMI工具箱求解控制器參數(shù)，并在SIMULINK環(huán)境下對實際系統(tǒng)進行了仿真實驗，通過仿真實例運算，證明了控制器設計方法能夠達到較好的控制效果，而且具有較強的魯棒性和穩(wěn)定性，證明了設計方法的有效性。


關鍵詞：魯棒控制；閉環(huán)控制；線性矩陣不等式；不確定性


 

Abstract

Nowadays,  people often use state feedback control law to study robust control. but in many practical environment, the system state often cannot be measured directly,it is difficult to use state feedback control law to control the system.Sometimes,even if the state can be measured directly,but,considering the cost of implementing the control and reliability of the system and other factors,the state feedback control cannot achieve acceptable effect.If the output feedback law can achieve the performance requirements of the closed-loop system,then it can be selected with priority.Therefore,the output feedback stabilization of uncertain systems and controller design has important theoretical and practical value.

This paper is based on Lyapunov stability theory and Linear Matrix Inequality(LMI)methods.For uncertain time-delay systems with norm bounded uncertain parameters,the paper studied the output feedback controller controller design methods.The controller parameters were worked out by means of LMI toolbox in MATLAB.Simulation of the actual system was conducted on the basis of the SIMULINK toolbox in Matlab,the results of which proved that the new controller design method could achieve better control effect and was more robust and stable.


Key words:Robust control;Output feedback;Linesr Matrix Inequality(LMI);

Uncertainty;Time-delay

目 錄

第1章 魯棒控制簡介 1

1.1 反饋控制綜述 1

1.2 魯棒控制系統(tǒng)概述 2

第2章 系統(tǒng)的不確定性和理論基礎 5

2.1 系統(tǒng)的非結(jié)構(gòu)不確定性 5

2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不確定性 6

2.3 線性矩陣不等式 6

2.4 LYAPUNOV穩(wěn)定性理論 9

第3章 控制器設計 14

3.1 不確定時滯系統(tǒng)的靜態(tài)輸出反饋控制器設計 14

3.2 具有控制時滯的不確定時滯系統(tǒng)靜態(tài)輸出反饋控制器設計 17

3.3 不確定時滯系統(tǒng)的動態(tài)輸出反饋控制器設計 22

結(jié) 論 27

參考文獻 28

致 謝 29