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非线性系统的前馈反馈最优补偿控制
| 论文题名： | 非线性系统的前馈反馈最优补偿控制 |
| 关键词： | 非线性系统;汽车悬架;主动控制模型;极点约束;状态反馈 |
| 摘要： | 本文利用逐次逼近法和变结构方法研究非线性系统的前馈反馈最优补偿控制问题。讨论了控制律的物理可实现问题。基于两自由度1/4汽车悬架主动控制模型，研究了具有极点约束的汽车主动悬架系统的状态反馈镇定问题。 本文的主要研究工作概括如下： 1.首先综述了与研究背景相关的非线性系统的特点及研究方法，在此基础上对非线性系统的主要研究方法和最新动态进行了系统分析。 2.研究了不确定离散时滞线性系统最优滑模面设计问题和无抖振离散变结构控制律设计问题，并进行了仿真研究。在设计最优滑模面过程中，利用逐次逼近算法，将求解最优滑模的问题化为求解非线性两点边值问题，利用伴随向量实现最优滑模方程中的非线性项的解耦。最优滑模方程中的线性部分可以通过求解Riccati方程得到精确解，非线性部分通过迭代求解一族线性非齐次向量方程获得近似解。 3.研究了非线性大系统基于局部性能最优的分散最优化控制问题。构造解耦线性两点边值问题序列以逼近非线性最优控制问题的必要条件非线性耦合大规模TPBV问题，迭代求解此线性TPBV问题序列，得到分散线性反馈最优控制规律，给出了通过截取有限次迭代结果设计合格的近似最优控制律的算法。 4.研究一类非线性系统基于线性二次型性能指标的最优控制问题，提出了一种前馈反馈的近似最优补偿控制方法。引入伴随向量，将由极大值原理的必要条件导致的非线性两点边值问题转换成由伴随向量方程和状态方程组成的新的两点边值问题。利用逐次逼近法，构造线性两点边值问题近似序列，逼近优化问题的必要条件非线性两点边值问题，设计出了包含线性反馈近似最优补偿项和前馈近似最优补偿项的最优控制律。并给出了通过截取有限次的迭代结果设计近似最优控制律的算法。仿真研究表明了方法的有效性。 5.研究了具有极点约束的汽车主动悬架系统的状态反馈镇定问题。基于两自由度1/4汽车悬架主动控制模型，通过将闭环极点配置在指定的左半复平面,并求解线性矩阵不等式的解,得到了系统的状态反馈镇定控制器。该设计方法简单,容易实现,能有效改善系统的动态特性和稳定性,进而提高了车辆乘坐舒适性和操纵安全性。仿真研究表明了方法的有效性。 |
| 作者： | 王霞 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 曹茂永;樊铭渠 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 山东科技大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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