基于魯棒觀測器的非線性系統滑模控制
米 陽,李正輝,李文林,井元偉
上海電力學院 電力與自動化工程學院,上海
河南師范大學 數學系,河南新鄉
東北大學 信息科學與工程學院,遼寧沈陽
摘 要:針對一類非線性不確定時滯系統,分別考慮了觀測器的設計和控制器的設計問題。首先,基于擴張狀態方程,設計魯棒觀測器;其次,基于觀測器估計的狀態值,融合H∞控制技術,設計了滑模控制器,并且將滑模控制器增益系數的計算問題轉化為線性矩陣不等式的求解問題,而且所設計的滑模控制器不要求系統不確定項滿足匹配條件,使得控制器具有廣泛的使用范圍;較后,給出數值算例,將設計的觀測器和控制器應用算例中,仿真表明該方法的有效性。
關 鍵 詞:魯棒觀測器;滑模控制;時滯系統
1 引 言
滑模控制對于含有參數不確定項的系統,具有很強的魯棒性和不變性,所以被廣泛應用到各個控制領域[17]。但是,大部分研究都要求不確定項滿足匹配條件,這就使得所設計的控制器比較保守或者容易引起振顫現象[812]。在實際系統中,由于信息傳輸速度的限制,時滯是一種普遍存在的物理現象[8]。例如,渦輪噴氣發動機,微波振蕩器,化學工藝過程等都存在時滯現象,而時滯的存在使系統變得不穩定,因此如何控制時滯系統引起了控制界學者們的研究興趣[1314]。對于狀態不完全已知的時滯系統,考慮其狀態估計問題也是非常有意義的。對于一般的線性系統,傳統的觀測器構造方法是構造龍伯格觀測器,即通過選擇適當的觀測器增益向量使得狀態誤差系統漸近穩定。但是,當系統中含有非線性項和時滯項時,狀態觀測問題就變得十分困難,所以需要進一步研究魯棒觀測器的設計問題[15]。
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