基于離線狀態(tài)觀測(cè)器的ＬＰＶ系統(tǒng)預(yù)測(cè)控制

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

關(guān)鍵字：應(yīng)用

摘　　　要：針對(duì)多包描述的約束ＬＰＶ系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)不可觀測(cè)時(shí)，給出一種離線狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)證明由觀測(cè)器誤差構(gòu)成的自治系統(tǒng)是魯棒穩(wěn)定的，保證了觀測(cè)器輸出將較終收斂于系統(tǒng)狀態(tài)真實(shí)值。基于狀態(tài)觀測(cè)器，對(duì)于系統(tǒng)的觀測(cè)狀態(tài)引入?yún)?shù)Ｌｙａｐｕｎｏｖ函數(shù)，通過(guò)求解無(wú)窮時(shí)域ｍｉｎｍａｘ優(yōu)化問(wèn)題給出魯棒輸出反饋預(yù)測(cè)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(cè)器設(shè)計(jì)方法相比，離線狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)方法有效的降低了在線計(jì)算量，同時(shí)采用參數(shù)Ｌｙａｐｕｎｏｖ函數(shù)的設(shè)計(jì)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(jì)的保守性，并對(duì)不確定參數(shù)有更好的魯棒性。仿真結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性。

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

１　引　言

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

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

本文針對(duì)狀態(tài)不可觀測(cè)的約束ＬＰＶ系統(tǒng)，首先離線設(shè)計(jì)狀態(tài)觀測(cè)器，并證明了觀測(cè)器的魯棒穩(wěn)定性；隨后對(duì)于帶有觀測(cè)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(cè)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性。

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