基于抗积分补偿的饱和系统动态事件触发控制

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1、基于抗积分补偿的饱和系统动态事件触发控制DynamicEvent-triggeredControlforSaturatedSystemswithAnti-windupCompensation学科专业：控制科学与工程研究生：关舒阳指导教师：左志强教授天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并

2、表示了谢意。学位论文作者签名:关确乎口缪字日期:冫!7年丿冫月阡日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天沣大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名:/x巧埽口签字日期:勋刁年∫⒉月屮日摘要摘要事件触发控制是一种满足特定触发条件才执行控制任务的非周期控制机制。它在保证稳定性和其他性能的前提下，显著节约网络化控制系统的通信资源。另一方面，执行器饱和普遍存在于

3、实际工程中，严重影响系统的稳定性和其他性能指标，而抗积分补偿是一种抑制饱和非线性不良影响的有效方法。基于以上背景，本文针对基于抗积分补偿的动态事件触发机制进行研究，主要内容如下。首先针对执行器饱和的连续系统设计一种新颖的动态事件触发机制。以最大化稳定域为指标，给出闭环系统的局部渐近稳定判据，并证明最小事件间隔时间的存在以避免Zeno现象。该事件触发机制能够显著地减少触发次数，并且适用于状态不可测的系统。另一方面，本文采用迭代算法设计静态抗积分补偿增益，抵消输入饱和的不良影响，明显扩大稳定域，提高系统性能。在此基础上设计了自触发机制，其传输时刻由软件计算获得，不需要实时检测被控对象的输出

4、。此外设计了周期事件触发机制，将采样系统与事件触发结合，仅在等周期的时刻验证触发条件。由于静态抗积分补偿的可行性限制和性能限制，本文将静态抗积分补偿扩展到动态抗积分补偿，该补偿器有内部的状态变量，能够更好地提高系统性能。在动态抗积分补偿增益已知时，给出闭环系统最小化L2增益的判据，并证明最小事件间隔时隔的存在。在动态抗积分补偿增益未知时，给出其存在的可行性条件，并应用投影定理，给出设计动态抗积分补偿器增益的算法。在两种特殊情况下，即补偿器的阶数为零（静态）或与被控对象阶数相同时，可行性条件是非凸的，故这两种情况在实际中应用更为广泛。关键词：事件触发控制执行器饱和抗积分补偿渐近稳定性L2

5、性能投影定理IABSTRACTABSTRACTEvent-triggeredcontrolisakindofaperiodiccontrolmechanism.Thecontroltaskisreleasedwhentheeventconditionissatisfied.Itreducesthecommunicationresourceofnetworkcontrolsystemonthepremiseofstabilityandotherperformance.Ontheotherhand,actuatorsaturationisacommonphenomenonforsystema

6、pplication,lead-ingtostabilityandperformancedegradationofcontrolsystem.Theanti-windupcom-pensationapproachisaneffectivemethodtomitigatethenegativeeffectofsaturation.Inspiredbytheaboveissues,thisthesisisconcernedwiththedynamicevent-triggeredcontrolforsaturatedsystemswithanti-windupcompensation.Them

7、aincontentsarelistedbelow:First,wedesignanewevent-triggeringmechanismforcontinuous-timeactuatorsaturatedsystem.Withthepurposeofmaximizingthedomainofattraction,weproposearegionalstabilitycriterionfortheclosed-loopsystemandgiv