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输出调节是现代控制理论和古典控制理论中的一个重要研究方向。输出调节要达到的主要目标就是在保证闭环系统内稳定的前提下设计反馈控制器,使得闭环系统的输出跟踪外部系统产生的参考信号,或使输出不受外界干扰的影响。它在机器人控制、卫星导航等领域都有十分广泛的应用。然而,由于广义线性系统自身的一些特点,给其输出调节问题的研究带来许多困难。尽管对一阶广义线性系统的调节问题,已经有了大量的结果,但仍有许多问题有待解决,而且,关于二阶广义线性系统调节问题的研究结果还非常少,因此研究一阶和二阶广义线性系统的输出调节问题具有很重要的理论意义和实际价值。 本文基于广义Sylvester矩阵方程的参数化方法,在适当的假设条件下,讨论了一阶和二阶广义线性系统的输出调节问题,得出调节问题的可解性等价于一组微分方程的可解性,称这组方程为调节方程。借助调节方程的解与系统的状态稳定矩阵,给出状态反馈和动态输出反馈调节器的构造方法。并且利用动态输出反馈控制器的结果,通过构造辅助函数,讨论了一阶和二阶广义线性系统鲁棒输出调节问题的可解性,得到了鲁棒反馈调节器。本文取得的主要结果有以下五个方面: 1.研究了高阶齐次和非齐次广义Sylvester矩阵方程的完全参数化解法,特别对一阶齐次和非齐次广义Sylvester矩阵方程,给出了一种新的完全参数化解,其中只含有矩阵的乘积运算,便于计算机实现。 2.改进了一阶广义线性系统状态反馈和动态输出反馈输出调节问题的求解方法。对状态反馈,给出了新的可解性条件,利用此条件求解反馈控制器时,减少了计算过程,使得最终结果更加准确。对动态输出反馈,通过引入参数化的设计方法,直接给出正常的反馈调节器,避免了对原系统进行复杂的分解。 3.讨论了二阶广义线性系统状态反馈和动态输出反馈输出调节问题的求解方法。在适当的假设下,无论是状态反馈还是动态输出反馈,输出调节问题的可解性都等价于二阶调节方程的可解性。利用第二章给出的求解广义Sylvester矩阵方程的参数化方法,得到反馈控制器的完全参数化表达,为多目标设计问题打下基础。特别地,对一阶动态输出反馈,给出了两种反馈控制器的构造方法,利用第二种构造方法,可以很容易的得到正常的动态输出反馈调节器。对二阶动态输出反馈,直接在二阶系统的框架下讨论了调节器的完全参数化表达,且该方法不受质量矩阵是否可逆的限制。 4.考虑了一阶和二阶广义线性系统鲁棒输出调节问题的求解方法,给出了鲁棒调节问题可解的充要条件。通过推广一阶正常线性系统的方法,借助辅助系统,构造了动态输出鲁棒反馈调节器。通过引入参数化方法,进一步讨论了一种获得辅助系统的方法。 5.将输出调节方法应用于带两帆板的航天器的三维再定向与振动抑制问题。考虑了航天器在多携带的运动部件在运动过程中的再定向与干扰抑制问题,采用拟欧拉角及角速度作为反馈信号,设计了状态反馈控制器,进行了数值仿真。计算结果表明利用该方法设计的反馈控制率可以用于任意目标姿态的再定向,且同时能够抑制帆板的弹性振动。