基于離線狀態(tài)觀測器的ＬＰＶ系統(tǒng)預(yù)測控制

2014年03月17日17:19:55 本網(wǎng)站我要評論(2)字號：T | T | T

關(guān)鍵字：應(yīng)用

摘　　　要：針對多包描述的約束ＬＰＶ系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)不可觀測時，給出一種離線狀態(tài)觀測器的設(shè)計方法，通過證明由觀測器誤差構(gòu)成的自治系統(tǒng)是魯棒穩(wěn)定的，保證了觀測器輸出將較終收斂于系統(tǒng)狀態(tài)真實值�；跔顟B(tài)觀測器，對于系統(tǒng)的觀測狀態(tài)引入?yún)?shù)Ｌｙａｐｕｎｏｖ函數(shù)，通過求解無窮時域ｍｉｎｍａｘ優(yōu)化問題給出魯棒輸出反饋預(yù)測控制律，并證明了算法的可行性和系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)觀測器設(shè)計方法相比，離線狀態(tài)觀測器設(shè)計方法有效的降低了在線計算量，同時采用參數(shù)Ｌｙａｐｕｎｏｖ函數(shù)的設(shè)計算法，在滿足系統(tǒng)約束的情況下及穩(wěn)定性的條件下減少了設(shè)計的保守性，并對不確定參數(shù)有更好的魯棒性。仿真結(jié)果驗證了算法的有效性。

關(guān)　鍵　詞：狀態(tài)觀測器；魯棒預(yù)測控制；ＬＰＶ系統(tǒng)；參數(shù)Ｌｙａｐｕｎｏｖ函數(shù)

１　引　言

非線性預(yù)測控制已被廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域［１３］。為簡化問題，常采用ＬＰＶ模型近似非線性系統(tǒng)以降低計算量，隨著對非線性系統(tǒng)的重視，ＬＰＶ系統(tǒng)的預(yù)測控制問題也倍受關(guān)注［４７］。

目前，大多基于魯棒預(yù)測控制的ＬＰＶ控制算法均以狀態(tài)可測作為假設(shè)條件［８１０］，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)不可測時需要設(shè)計觀測器，針對觀測狀態(tài)設(shè)計控制律［１５］。在文獻(xiàn)［１６，１７］中采用離線ＬＭＩ求解ｍｉｎｍａｘ問題，提出魯棒輸出反饋預(yù)測控制并給出穩(wěn)定性條件；文獻(xiàn)［１８］考慮了未來輸入和狀態(tài)受到觀測器誤差的影響，設(shè)計了輸出反饋預(yù)測控制器；文獻(xiàn)［１９，２０］在處理約束時考慮了觀測器的影響，給出直接約束魯棒預(yù)測控制。

本文針對狀態(tài)不可觀測的約束ＬＰＶ系統(tǒng)，首先離線設(shè)計狀態(tài)觀測器，并證明了觀測器的魯棒穩(wěn)定性；隨后對于帶有觀測器的ＬＰＶ系統(tǒng)引入基于參數(shù)的Ｌｙａｐｕｎｏｖ函數(shù)降低了保守性，得到魯棒預(yù)測控制律，并分析了所得控制器閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；較后仿真實驗驗證了算法的有效性。

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