采样控制系统的控制器设计与滤波器设计

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时滞是动态控制系统中的常见现象,时滞的存在是使得系统性能变差,甚至造成系统不稳定的主要原因之一。本文对具有时变时滞的采样控制系统进行的一系列研究包括控制器设计和滤波器设计;同时也对模糊采样控制系统的控制器设计进行了研究。这是由于模糊采样控制系统在进行控制器设计时并不同于一般的采样系统。本文首先概述了采样控制系统的研究背景与意义,提出了针对采样控制系统研究所面临的一些难题,或者说在研究采样控制系统时所必须考虑的一些问题,如采样系统的延时、控制器设计,滤波器设计等,以此来得到理想的稳定性结果。并对国内外的采样控制系统的研究现状进行了分析,总结现有成果的优缺点,以便本文对其进行更深入的研究。在总结现有成果的基础上,本文第三章针对具有时变时滞的采样控制系统的H_∞稳定性进行分析,利用输入延迟法,将时变时滞采样系统等效为一个同时具有状态时滞和输入时滞的时变时滞系统;并将提出改进的锥补线性化简化算法求解H_∞采样控制器,减小矩阵运算的复杂度,缩短仿真时间。由于模糊采样控制系统的特殊性,第四章则针对T-S模糊采样控制系统进行控制器设计。采用模糊采样系统离散化方法,将系统转化为一个离散采样系统,利用离散采样系统的特性,推出一个保守性更小的结果,有效的避免了在针对原模糊采样控制系统进行控制器设计过程中由不对称结构所引起的保守性差,且使得到的子模糊控制器增益参数相同的问题。而本文的离散化方法将使系统得出不同的子模糊控制器增益参数,使得更好的控制原模糊采样控制系统。同时本章将由于新方法的引入,简化了推导过程中的复杂度,使得得出的结果也更加简明,最后将通过数例来说明该方法的有效性。由于采样控制系统在采样过程中还会产生附加分量,如何过滤这些附加分量,而仅让基本分量通过,本文第五章将针对该问题对具有时变时滞的采样控制系统进行H_∞滤波器设计。该章将通过构造新的Lyapunov泛函,利用输出时滞法对时变时滞的采样控制系统进行H_∞滤波器设计,充分利用人为构造的采样时滞的微分等于1这一特性,获得满足稳定性要求的判据。同时通过对得到的矩阵进行适当的数学变换,而不是将某些矩阵的某些项进行特殊处理(如将某些项置0),因此这也使得本文所得结果的保守性减小了。最后将通过数例仿真验证本章所提方法的正确性与有效性。最后对本文的主要研究内容进行总结,并将提出文中有待进一步深入研究和解决的问题,以及对本课题将来发展方向的一些展望。
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