具有部分参数摄动系统的鲁棒极点配置

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:YISHUIXIAOFENG2501
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鲁棒极点配置问题的求解方法主要分为两大类:一类是考虑了闭环特征值关于开环系统矩阵中的一部分元素的不敏感设计;另一类是考虑了闭环特征值关于闭环系统矩阵所有元素的不敏感设计。由于实际的系统往往都具有某种特定的形式,且其参数摄动的结构信息亦常常已知,因而前一类方法更具有实际意义。本文研究了具有部分参数摄动线性系统的鲁棒状态反馈极点配置问题。首先,基于Gerschgorin理论的一个应用结果,建立了一种新的衡量系统鲁棒性的闭环特征值灵敏度指标,该指标定量考虑了闭环系统极点关于开环系统矩阵中部分元素的摄动,由于指标中的矩阵范数采用Frobenius范数,所以易于建立指标的梯度公式。其次,利用参数化状态反馈极点配置结果给出了该指标的完全参数表示,并在此基础上,对鲁棒极点配置的特征值分实数和共轭复数两种情形讨论,分别给出了它们的参数化指标函数的显示梯度公式。然后,基于建立的指标函数的梯度公式及三种优化方法:最速下降法、共轭梯度法和拟牛顿法(DFP法和BGFS法),分别给出了鲁棒极点配置问题的简单有效算法。最后,通过5个数值算例给出了系统矩阵的部分元素在不同摄动下的优化结果,利用得到的优化参数计算了特征值灵敏度的指标值、特征向量矩阵的条件数及状态反馈矩阵对应的范数,并且根据求得的状态反馈矩阵配置出相应的极点,并与已有成果进行比较,分析结果表明了本文提出的鲁棒状态反馈极点配置算法简单、有效,并可获得鲁棒性更强的控制系统。
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