一、线性切换系统基于子系统的灵敏度分析（论文文献综述）
王越男[1]（2021）在《基于网络的切换时滞系统鲁棒故障检测方法及应用研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着经济的迅猛发展和科技水平的显着提高,导致工业控制系统规模逐渐变大,复杂程度日益提高,系统一旦发生故障,将造成巨大的经济和物质损失,为避免发生故障而引起整个生产过程瘫痪,将对系统的可靠性和安全性提出更高的要求。此外,当切换系统发生大扰动或故障时,由于系统中连续和离散动态之间的相互作用,使得切换系统的动态特性变得更为复杂,需要采用更为有效的故障检测与诊断（Fault Detection and Diagnosis,FDD）技术,来避免因故障而导致的切换系统失稳及瘫痪。同时随着人工智能技术的不断成熟,工业机器人全球化不断加剧,对工业机器人的研究取得了飞速发展,其研究方向已经渗透到各个领域。机械臂作为工业机器人的重要形式之一,被广泛应用于汽车制造、模具加工和电工电子等工业领域。如果机械臂出现元器件损坏或传感器、执行器出现故障不能及时处理,就会造成机械臂失灵,导致系统性能下降,这就对机械臂的稳定性和安全性提出了更高的要求。同时,机械臂系统在运行过程中易受到外界的干扰,在系统建模过程中也往往存在不确定性,同时机械臂具有非线性和强耦合等特点,因此建立更为精确的机械臂系统模型,设计性能优良的故障检测策略是摆在科研工作者面前的一项富有挑战性任务。本文基于Lyapunov-Krasovskii Functional（LKF）稳定性理论和线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequality,LMI）技术,针对基于网络的切换时滞系统鲁棒∞性能、控制器和故障检测滤波器协同设计方法以及基于中间估计器的故障检测方法等方面进行了深入探讨,形成了一套全新的基于网络切换时滞系统故障检测方法,并将部分研究成果应用至实际机械臂系统上进行实验验证。在切换时滞的处理过程中,采用了Jensen不等式方法、Wirtinger积分不等式方法、改进的倒数凸组合方法和基于多元辅助函数的单重求和不等式方法,大大降低了所得结果的保守性。论文完成的主要工作概括如下:（1）介绍了课题研究背景及意义,综合阐述了故障检测与诊断技术研究的发展概况、方法分类和研究现状;切换时滞系统基本概念和研究背景;切换时滞系统故障检测研究现状以及切换机械臂系统故障检测研究概述等。（2）利用Lagrange方法对切换机械臂系统进行动力学建模,同时采用一种基于关节力矩反馈的建模方法得到了一种更具普适性的机械臂子系统动力学模型,并详细分析其性质。接着介绍了后续研究工作用到的一些基础知识和重要引理,为后续研究内容提供理论基础。（3）针对异步切换机制下的离散非线性切换时滞系统,提出了一种故障检测和控制器闭环协同设计方法。首先基于模式依赖平均驻留时间（Mode-dependent Average Dwell Time,MDADT）策略和分段LKF方法,设计基于观测器的故障检测滤波器（Fault Detection Filter,FDF）生成残差信号,将离散非线性切换时滞系统的故障检测问题转换为∞模型匹配问题。所提出的闭环故障诊断策略不仅可以保证残差和故障间的估计值尽可能小,同时满足离散非线性切换时滞系统指数稳定条件。采用基于多元辅助函数的单重求和离散不等式方法,获得保证系统稳定的松弛条件。同时,为进一步提高网络资源利用率,降低通信损耗,将事件触发控制（Event-triggered Control,ETC）引入到带有随机丢包的离散非线性切换时滞系统,研究了FDF和控制器协同设计问题。设计事件触发机制,假设数据包丢失满足伯努利随机分布序列,建立事件触发机制下FDF及与原切换系统不匹配的异步切换模型。基于MDADT方法和LKF稳定性理论,给出非线性切换时滞系统指数稳定的充分条件,并利用锥补线性化算法将FDF参数求解问题转换为凸优化问题,降低了稳定性结果的保守性。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。（4）针对二自由度机械臂系统,采用动力学方法将其建模成切换时滞系统,在同步切换机制下,研究了带有执行器故障的切换机械臂系统故障检测与控制器协同设计问题。基于LKF稳定性理论和平均驻留时间切换方法（Average Dwell Time,ADT）,给出二自由度机械臂系统指数稳定的充分条件,并利用锥补线性化算法将FDF增益求解问题转换为凸优化问题,仿真实验结果验证了所提方法的有效性。（5）针对异步切换机制下连续非线性切换时滞系统,提出了一种控制器和FDF协同设计的闭环故障检测策略。基于MDADT策略,所采用的MDADT切换方法在系统每个切换模式下都有各自的驻留时间,使得驻留时间与系统的模式密切相关,更加符合实际系统。为提高设计的自由度,提出了控制器和FDF协同设计的闭环故障检测策略。利用分段LKF和MDADT方法,构建FDF生成残差信号,将连续非线性切换时滞系统的故障检测转换为∞模型匹配问题。同时,利用Wirtinger积分不等式和改进的倒数凸组合技术实现对LKF导函数的精确估计,从而获得松弛的稳定性结果,并设计了可行的FDF和控制器增益参数。最后,对本研究所建立的一个二自由度机械臂的实验平台进行介绍,通过数值仿真和二自由度机械臂实验平台分别验证了所提方法的有效性。（6）针对带有时变时滞和数据包丢失的非线性切换网络控制系统,提出了一种新颖的中间估计器设计方法,解决了基于中间估计器方法的故障估计问题。假设数据包丢失满足伯努利随机分布序列,基于ADT方法和LKF稳定性理论,给出了非线性切换时滞系统指数稳定的充分条件,并利用同余变换方法消除了设计过程的约束条件,降低了稳定性结果的保守性。最后,通过数值仿真和所建立的二自由度机械臂实验平台结果验证了所提方法的有效性。（7）全面总结了本文的研究工作,并指出基于网络的切换时滞系统故障检测问题研究中的现存问题及未来发展方向。
何伟[2]（2020）在《切换系统的平均驻留时间控制器设计》文中指出随着控制对象越来越复杂,对控制性能指标要求也越来越高,同时系统运行机制受到多方面因素的制约,许多实际控制问题须通过切换系统理论才能得到更好的解决,切换系统分析与综合研究成为了学术界和工程研究领域的热点问题。切换系统的动力学行为不仅取决于各个切换子系统,还与切换规则密切相关。平均驻留时间（Average Dwell Time,ADT）切换规则是切换系统分析与综合的一种有效工具。尽管经过数十年的研究,切换系统的理论与应用研究已取得了丰硕的成果,然而,切换系统控制系统设计还有许多需要进一步探讨的问题。首先,在基于多Lyapunov函数的切换系统控制器设计中,约束两个相邻Lyapunov函数跳变的边界条件的数值计算复杂,往往只能得到一个充分条件的保守解;其次,关于切换系统的加权L2增益性能切换控制器参数化研究还不尽人意;最后,切换系统的降阶控制器设计也是一个关键科学问题。针对上述三个方面问题,本文着重研究了基于平均驻留时间切换规则的切换控制器设计。具体研究内容主要包括以下几个方面:（1）针对离散时间切换系统的加权L2增益性能实现,研究了基于ADT的全阶输出反馈切换控制器设计方法。切换系统在每个切换瞬间执行复位规则,基于变量消元法和变量替换法的线性化求解方法,给出了离散时间切换系统加权L2增益性能的充分条件;进而设计了一个离散时间切换动态输出反馈控制方法。（2）针对连续切换线性变参数（Linear Parameter Varying,LPV）系统的加权L2增益性能实现,研究了基于ADT的切换控制器设计方法。由于控制器设计中约束两个相邻Lyapunov函数跳变的边界条件往往是非凸的,本文引入一种执行复位规则的监测器,设计了一个连续时间切换的动态输出反馈控制方法,得到加权L2增益性能综合的充分条件,将边界条件通过矩阵的初等变换和Schur补引理变换成线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequalities,LMIs）形式,使得切换系统满足某一加权L2增益性能。（3）研究了连续时间切换LPV系统的加权L2增益性能降阶控制器实现。一般切换控制器的阶次和系统对象的阶次是一致的,全阶的控制器实现成本高。本文在每个切换瞬间执行复位规则,提出一种降阶的输出反馈控制方法,并和传统的非复位规则降阶输出反馈控制器进行了比较,验证了所提出方法的有效性。（4）研究了连续时间切换系统的加权L2增益性能切换控制器参数化设计方法。引入ADT切换规则和多李雅普诺夫函数,设计了一组动态切换输出反馈控制器,提出了Riccati不等式和LMIs两种形式的求解方法,保证了闭环切换系统满足加权L2增益性能,给出了切换系统的控制器参数化形式。
朱阳陈[3]（2020）在《基于T-S模型的切换模糊系统的鲁棒控制与滤波》文中提出切换系统是由多个子系统构成,在此基础上如果其子系统为模糊系统,同时兼备两者的特征则构成切换模糊系统。结合切换系统特性和模糊系统特性,利用切换系统处理复杂控制问题的同时,采取模糊模型实现任意精度逼近实际的系统。由于切换模糊系统对解决实际切换非线性问题极为有效,且其应用领域较为广泛,所以将模糊系统与切换控制理论相结合具有及其重要的现实和理论意义。本文在前人研究成果的基础上进一步探究了切换模糊系统的稳定性分析与鲁棒控制器设计问题,硕士期间主要涉及的研究内容如下:针对一类基于T-S模型的切换模糊系统,在考虑系统运行过程中的非线性死区现象及参数不确定性的情况下,设计了一种基于状态观测器的输出反馈控制器,采用并行分布补偿的方法,通过构造Lyapunov函数并利用其稳定性理论分析此切换系统的稳定性,用来证明所设计的控制器的有效性,然后采用Schur补引理将定理的充分条件等价地转化为线性矩阵不等式的形式。最后,采用Matlab仿真分析此切换系统是否趋于稳定,仿真结果验证所用方法的有效性和正确性。针对一类时变的T-S模糊马尔科夫跳变系统,在考虑系统运行过程中的执行器异步和随机量化的情况下,给出其带有不确定参数的离散时间切换模糊系统模型。根据Lyapunov的稳定性理论,对该切换模糊闭环系统的稳定性分析、切换律设计以及仿真的验证分析。最后,通过一个数值仿真和倒立摆模型验证了上述方法的有效性和所提出滤波器的实用性。针对一类涉及马尔科夫跳跃参数的T-S模糊奇异摄动系统,在考虑实际的控制系统中,传感器和控制器之间通常需要传输大量复杂的信息,在这个过程中,拥塞、丢包或能量浪费等现象时有发生。为了解决这个问题,采用了事件触发策略消除网络场景中的拥塞、丢包或能源浪费的影响,同时提出异步H∞滤波器的设计问题。异步滤波器基于隐马尔科夫模型,同时考虑了快状态变量和慢状态变量。最后,通过一个仿真算例和RC电路模型验证了上述方法的有效性和所提出滤波器的实用性。
黄春晓[4]（2020）在《基于多Lyapunov函数的切换系统的无扰切换控制设计》文中提出切换系统是一类特殊的混杂系统,通常由一组子系统和切换律构成.近几十年来,切换系统的分析和设计引起广泛关注,如稳定性分析,L2增益分析,异步切换控制和故障检测问题等.在实际中,切换系统的许多问题很难通过单一控制器解决,需要引入切换控制方法.它要求针对不同子系统设计不同的控制器,控制器之间按照规则切换.然而,当切换发生时,控制信号在切换点处可能产生很大的跳变,这容易导致控制颠簸和不期望的暂态性能,并对系统的稳定性,鲁棒性等复杂性能带来负面影响.本文基于多Lyapunov函数方法,研究了切换系统的无扰切换控制问题,主要内容如下:1)研究了边依赖平均驻留时间条件下切换系统的H∞无扰切换控制问题.主要目的是提出一个合适的控制约束方法,减少控制信号的不连续性和外部干扰对系统性能的影响.为了更好地描述控制信号在切换点处的控制颠簸,引入了一个全局性约束条件.考虑到平均驻留时间切换的保守性,提出了一种更加灵活的边依赖平均驻留时间切换方法.采用多Lyapunov函数方法,建立了求解H∞无扰切换控制问题的充分条件,并将其转化为易于验证的线性矩阵不等式.设计了一组控制器使得给定的切换系统满足指数稳定,同时具有规定的干扰抑制性能.最后,通过仿真验证了所提算法的有效性.2)研究了状态依赖条件下切换系统的有限时间H∞无扰切换控制问题.主要思想是设计具有振幅限制的状态反馈控制器和切换律,减少切换引起的控制颠簸.首先,提出了一个局部的无扰切换约束条件来限制控制信号在切换点处的振幅.其次,通过设计状态依赖切换律,获得了规定的有限时间H∞性能.在状态依赖条件下,子系统的有限时间有界性不需要全局成立,只需要当其被激活时满足即可.利用多Lyapunov函数方法,建立了保证有限时间H∞无扰切换控制问题可解的充分条件.最后,通过仿真验证了所提算法的有效性.3)研究了状态依赖条件下切换系统的无扰故障检测问题.主要目标是设计带有无扰切换约束的故障检测滤波器和切换律,使增广滤波系统实现干扰抑制性能,并且使残差信号对故障更加敏感.为了减少控制颠簸,引入了一个全局性的无扰切换约束条件来限制滤波器在初始点和切换点处可能产生的巨大跳变.利用多Lyapunov函数方法设计了状态依赖切换律,将状态空间划分为有限个局部区域,使得子系统的故障检测性能只需在局部区域满足即可.最后,通过算法和优化技术提升了检测效果,并且验证了所提算法的有效性.
杨洁[5]（2020）在《倾转旋翼飞行器过渡态切换飞行控制》文中认为倾转旋翼机是一种新型的具有特殊飞行特性的飞行器,它通过在飞机机翼上安装一个可以旋转的短舱角来实现其直升机模态和固定翼模态之间的转换。倾转旋翼机兼具了直升机和固定翼飞机的很多优点,因为其可以像直升机一样直升直降,并且能够像固定翼飞机一般实现高空远程巡航,所以可以不受地形的限制。因此,倾转旋翼机具有三种飞行模式:直升机模式、过渡模式和固定翼模式。由于短舱角的过渡倾转会导致机体的气动参数不断发生变化,因而也增加了倾转旋翼机的飞行控制难度。本文主要针对倾转旋翼机的过渡阶段,设计了一套切换跟踪控制器,有效地实现了倾转旋翼机从直升机模态到固定翼模态的切换跟踪飞行控制,具体的研究内容以及成果如下:首先,本文建立了倾转旋翼机的非线性动力学模型。为了保证模型的精确性,对倾转旋翼机的各个部分采用了分体法建模,由于倾转旋翼机是关于纵向平面左右对称的,因此本文忽略了所有的横侧向状态,建立了倾转旋翼机纵向动力学模型。然后,利用小扰动线性化方法对倾转旋翼机纵向动力学模型在特定倾转角处进行配平计算,建立多模式切换模型。配平后分析其配平结果,验证了所建模型的正确性,并设计了倾转过程的过渡路径,为后续设计控制器奠定了基础。其次,针对倾转旋翼机在飞行过渡过程中会受到外界干扰的问题,提出了一套结合平均驻留时间的鲁棒H∞切换跟踪控制策略。由于传感器存在故障或是干扰等因素,导致测量值不准确,因此设计了状态观测器对其状态进行测量估计。该方法根据给出的过渡路径制定了一套模型参考系统,通过求解满足控制性能的线性矩阵不等式,获得实现系统对参考模型的跟踪切换控制的控制器增益,并通过仿真验证了该种方法的有效性。接着,针对倾转旋翼机在飞行过渡过程中存在的未知时变复合干扰的问题,提出了基于复合干扰观测器的飞行切换跟踪控制方法。由于干扰是具有时变性的、由线性外部系统生成的复合谐波信号,为了保证飞行器在飞行过程中能够有效处理外部时变的复合扰动,本文结合了平均驻留时间和多Lyapunov函数证明了切换跟踪过程的稳定性。最终通过仿真验证了该方法是有效性的。最后,针对倾转旋翼机在飞行过渡过程中的切换控制问题,引入了能量耗散的概念,结合上述两种控制方法,分别提出了鲁棒H∞耗散切换跟踪控制方法和基于复合干扰观测器的耗散跟踪切换控制策略。不同于结合平均驻留时间的控制方法设计,耗散控制从能量衰减的角度重新刻画了倾转旋翼机过渡态的模式切换,利用储能函数建立了其与Lyapunov函数稳定性之间的联系,也重新构造了Lyapunov函数和控制器性能指标,最终通过仿真证明了结合耗散性的控制方法也能够有效精准地实现倾转旋翼机过渡段的飞行切换跟踪。
杨琦[6]（2019）在《一类微生物发酵非线性动力系统的辨识与最优控制》文中研究指明1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,可用于生产胶水、防冻剂以及聚合物（如聚对苯二甲酸丙二脂）等化工产品.相对于化学法生产1,3-丙二醇,采用微生物发酵生产1,3-丙二醇的方法具有绿色环保等优点.本文以微生物发酵生产1,3-丙二醇为背景,研究了间歇发酵和连续发酵非线性系统的建模、鲁棒性分析、系统辨识和最优控制.本文的工作不仅丰富了非线性混杂系统的理论,而且为1,3-丙二醇的产业化生产提供参考.该课题获得国家自然科学基金、国家高技术研究发展计划（863计划）和国家重点基础研究发展规划（973计划）的资助.本文研究的内容与取得的主要结果可概括如下:1.微生物发酵生产1,3-丙二醇是一个复杂的生化过程,本文建立以分段线性连续函数为辨识参量的非线性动力系统来描述间歇发酵过程,证明了该系统的主要性质:解的存在唯一性、Lipschitz连续性、一致有界性及强稳定性.以实验数据拟合得到的光滑曲线为衡量标准,以系统状态轨迹的计算值和拟合曲线的相对偏差为性能指标,提出一个以分段连续线性函数为优化变量的辨识模型,论述了该模型的可辨识性及最优解的存在性.并构造了优化算法对该辨识模型进行求解.基于多组实验数据进行了数值模拟,数值结果表明,本文的模型能很好地描述微生物发酵的过程.2.由于间歇发酵过程中甘油和1,3-丙二醇的跨膜运输方式均未知,本文提出了一个以分段线性连续函数为辨识参量且包含36条代谢路径的间歇发酵非线性酶催化混杂动力系统.针对细胞内物质缺少实验数据的问题,以生物鲁棒性为性能指标,建立了一个含有28800个系统参数和72个路径参数的复杂系统辨识模型,并构造了求解该优化问题的并行复合形算法.基于多组实验数据进行了数值模拟,获得了最优的代谢路径,为弄清甘油和1,3-丙二醇的跨膜运输方式提供了参考.3.在微生物发酵生产1,3-丙二醇的间歇发酵过程中,适当的微生物和甘油初始浓度配比对提高1,3-丙二醇的产量有决定性的作用.基于本文第四章最优模型的基础上,以1,3-丙二醇在终止时刻的生产效率最大化为目标函数,以甘油、生物量的初始浓度为控制参量,建立受连续状态不等式约束的最优控制模型.应用约束转换方法和光滑近似技术处理连续状态不等式约束,计算出最优控制问题中的约束函数关于控制参数的梯度值.最后构造基于梯度的模拟退火优化算法,求解最优控制问题.数值结果表明,在最优控制下1,3-丙二醇在终止时刻的生产效率有了显着地提高.4.在微生物发酵生产1,3-丙二醇的连续发酵过程中,综合考虑甘油和1,3-丙二醇的多种可能跨膜运输方式,建立了描述微生物连续发酵过程的非线性基因调控混杂动力系统.该系统状态变量包括胞外物质浓度和胞内物质浓度,其中胞外物质浓度的数值模拟结果可以与实验测量数据比较.由于胞内物质浓度缺乏实测数据,为了更准确地描述胞内物质浓度的变化,基于胞内物质浓度计算值的相对偏差的期望和方差,给出了一个定量的生物鲁棒性定义.以该生物鲁棒性为性能指标,建立一个包含837个系统参数（下层优化变量）和108个路径参数（上层优化变量）的双层动态规划参数辨识问题.并构造了一个改进的并行粒子群算法求解该辨识问题.数值结果表明,甘油和1,3-丙二醇最有可能的跨膜运输方式是主被动结合运输.
吕铖坤[7]（2019）在《基于平衡流形模型的涡扇发动机多变量控制研究》文中研究表明随着现代先进战机性能需求的不断提升,特别是在飞行器复杂的大范围变工况下,如何利用较小的控制能量,在满足高机动作战性能需求的同时,确保发动机各项安全裕度指标不超过限制,已经成为控制系统设计者们面临的重要问题。控制系统设计离不开大量的建模工作,航空发动机自身结构的独特形式,为其控制用模型的建立带来了不同于一般非线性系统的特殊性。平衡流形模型的提出旨在减轻传统线性变参数模型建立过程涉及的巨大工作量,并通过考虑系统内部变量,使模型能够进行控制系统设计的同时保留足够的系统非线性特性。本文以解决大范围变工况运行的航发对象多变量控制问题为目的,针对平衡流形模型向多入多出系统的扩展和基于该模型的多变量控制方法展开以下研究:首先,研究了平衡流形模型的辨识过程。通过归纳整理前人针对平衡流形模型的主要研究,给出了不同于一般线性化方法的平衡流形模型整体结构,介绍了平衡流形模型的主要性质,保证了通过该方法构造线性模型的可行性。针对具有复杂非线性的涡扇发动机对象,给出了多入多出平衡流形模型的主要结构,研究了动静两步法在多入多出平衡流形模型辨识中的应用,充分展现了调度变量组合方式对模型精度的影响,并得到了具有较高稳态、动态精度的平衡流形模型。平衡流形模型的研究工作为后续进行控制系统设计提供了模型基础。其次,针对高性能需求带来的航空发动机控制变量多样化,开展了基于平衡流形模型的多变量H∞控制研究。给出了平衡流形建模方法在获取线性状态空间模型上的实际应用,通过平衡流形的主要性质补全状态空间模型系数矩阵缺失的参数,获得可用于多变量控制器设计的线性结构形式。进行了开环特性仿真,利用稳定性分析和相对增益阵列分析的手段,得到了平衡流形模型用于控制系统设计的最终调度变量组合方案。仿真结果表明,在设计点处多变量控制器拥有较好的控制性能,然而,该控制器无法保证大范围变工况运行下系统良好的控制效果。研究给出了平衡流形模型的线性化应用,验证了基于此模型的鲁棒多变量控制在一定范围内的有效性,但也暴露出该控制方法的某些局限性,从而引出接下来的研究工作。再次,以平衡流形模型为工具,考虑线性变参数控制方法进行涡扇发动机多变量控制研究。探究了平衡流形模型这一考虑系统内部参数时变特性的非线性结构在线性变参数方法中的应用,基于平衡流形模型构建可用于鲁棒变增益控制器设计的线性变参数系统,通过状态扩展的方法获得基于平衡流形方法的涡扇发动机增广模型,令模型满足鲁棒线性变参数控制所需的假设。考虑了鲁棒变增益控制原理在多项式形式的线性变参数模型中应用面临的困难,在控制器设计过程中采用多胞技术,给出有限个多胞顶点以简化控制器求解过程。仿真结果表明,基于平衡流形模型得到的鲁棒变增益控制器,能够有效改善控制系统在内部参数变化时的系统输出性能,然而,飞行条件变化带来的系统非线性也应在研究中进行考虑。最后,针对上述研究结论,利用切换线性变参数控制方法,尝试在控制系统中加入飞行条件的变化特性,研究基于平衡流形模型的涡扇发动机多变量控制问题。给出了基于Lyapunov函数保证系统渐近稳定的充分条件,考虑共同Lyapunov函数的方法设计保证系统切换过程稳定的切换线性变参数控制器。研究为了降低控制器设计过程中的难度,提出了一种特殊的控制策略,将飞行条件高度和马赫数作为切换的指令信号,但不在结构上增加平衡流形模型的复杂性,即不改变单个平衡流形子系统的辨识过程,而是在整个切换系统考虑飞行条件带来的影响,通过大量仿真,找到高度和马赫数变化时系统的切换面。在两个平衡流形模型子系统之间考虑平滑过渡的切换过程,避免了切换过程出现抖振和明显突跳。控制结果表明,切换线性变参数控制器能够在任意方向上进行切换,并且在大范围运行包线内拥有良好的控制效果。
张新[8]（2019）在《重复使用运载器多模型自适应控制方法研究》文中研究说明重复使用运载器（Reusable Launch Vehicle,RLV）大包络飞行时,面临着不同飞行阶段带来的气动环境剧烈变化、工作模式改变、执行机构切换、甚至结构外形重构等情况。这一方面使得飞行器存在严重的非线性、强耦合、快时变和不确定性等特性,另一方面也导致单一的控制模型和控制方法越来越难以满足RLV控制系统的任务要求。作为适用于此类复杂系统的控制方法,多模型控制（Multi-Mode Control,MMC）可通过与其它建模方法、控制方法相结合,构建针对控制对象的多模型集合、控制器集合和自适应切换策略,从而保证系统较强的鲁棒性和自适应性。考虑到RLV的多工作模式、系统不确定性和强非线性、异类冗余执行机构等特点,本文设计了RLV的多模型自适应控制系统,同时重点开展了不同飞行阶段的子模型集合构建、基于扰动补偿的非线性自适应控制、基于多目标优化的动态控制分配、基于性能评估的自适应切换控制等方法研究,并分别对提出并设计的控制器、分配策略和切换策略进行了分段的可行性分析、不同方法间的对比验证和全程多模型自适应控制系统的综合仿真。针对RLV大包络、多模式的特点,建立了RLV全飞行阶段的6-DOF动力学模型,并基于是否满足小扰动假设分别推导了系统的线性控制模型和非线性控制模型;考虑到不同飞行阶段的动态特性、控制变量和执行机构等因素,进行了特征点选择和对应区域的划分,并针对选择的若干特征点构建子模型集合,为后续控制器、控制分配策略和切换策略奠定基础。针对具有参数不确定性和外界未知扰动的非线性系统,进行了基于扰动补偿的非线性自适应控制方法研究。首先,针对线性控制子模型,提出了一种非线性PID（Nonlinear PID,NLPID）方法和对应的控制器设计;其次,针对存在参数不确定性、未知扰动的非线性控制子模型,设计了基于自适应反步法（Adaptive Backstepping,ABS）的控制器,同时为避免ABS控制器带来的微分爆炸问题,引入了基于Sigmoid函数的扩张状态观测器（Extended State Observer based on Sigmoid function,SESO）的控制补偿方法;最后,综合上述控制方法的优点,提出了一种基于扰动补偿的非线性自适应控制方法,利用Lyapunov函数对闭环控制系统的稳定性进行了理论分析。仿真结果分别验证了NLPID、ABS、SESO和本文提出的非线性自适应控制器的有效性,同时对比分析了不同控制器作用下的控制精度、鲁棒性、抗扰性等指标。针对RLV的多异类执行机构,进行了基于多目标优化的动态自适应控制分配研究。首先,以控制分配误差最小化为优化目标,开展了同类执行机构和异类执行机构间的分配方法研究;其次,考虑到分配误差最小、控制效率最优、燃料消耗最小等多个优化目标下的分配问题,以层次分析法设计了不同优化目标的动态权重系数,通过加权组合形式将多目标优化问题转化为单目标问题,并以改进的序列二次规划（Sequential Quadratic Programming,SQP）算法实现了对此多目标优化的动态控制分配问题的求解;最后,在利用Lyapunov理论给出了保证控制分配环节的引入不影响系统稳定性的基础上,对设计的控制分配方法进行了仿真验证,并重点对比分析了执行机构切换时机、多目标优化的优势以及异类执行机构的不同控制分配方法。仿真结果不仅验证了基于多目标优化的动态自适应控制分配方法的可行性和有效性,还表明了该方法在实现综合控制分配性能方面的优势。针对设计的子模型集合、控制器集合和控制分配集合,进行了基于性能评估的多模型自适应切换控制研究。首先,在基于层次分析法建立的控制性能指标评估系统基础上,以RLV建立的控制模型与实际模型间的辨识误差为基准,选择评估系统中的过程性能评估函数设计了自适应切换策略,并基于平均驻留时间法推导证明了切换系统的稳定性;其次,以性能评估函数作为优化目标,提出了一种基于最速下降法的反馈自适应律,在保证系统稳定性的基础上优化了控制器参数;最后,在搭建的RLV多模型自适应控制系统仿真平台的基础上,分别对设计的性能评估模型、自适应切换策略以及多模型控制系统进行了有效性验证。仿真结果还验证了相对于硬切换,自适应切换策略的抖振更小。
王帅[9]（2019）在《有限网络环境下非线性切换系统故障诊断》文中认为在工业生产和生活领域,具有非线性的切换系统是广泛存在的。切换系统的性能,往往是由切换子系统以及切换规则决定的。目前,针对切换系统的研究依旧很火热。现在,对于切换系统的稳定性方面的研究已经很成熟了,主要有驻留时间和Lyapunov函数两种方法。本文要实现的就是针对这样一个具有扇区非线性的切换系统,设计一个故障检测装置,完成系统故障诊断。故障检测装置和被检测的非线性切换系统之间使用网络进行数据传输。由于网络资源有限,可能会存在数据丢包、量化误差以及网络时延等网络诱导因素,进而干扰故障诊断装置的性能。因此,本文需要在网络诱导因素存在的情况下,设计一个故障检测装置,能够准确的检测到系统故障的发生。基于以上问题,本文选定Kalman滤波器来设计故障检测环节。对于单独存在网络量化误差的情况,本论文先对其进行模型化处理,选定对数量化器进行建模。然后本文对非线性切换系统进行建模,给出Kalman滤波器模型,给出故障加权模型,构建残差系统,并对残差系统产生的残差信号进行处理,使得残差信号对外部干扰鲁棒,对故障敏感。本文章选定合适的Lyapunov函数,使得残差系统满足稳定性条件,并且具有H∞性能,从而得到相应的滤波器参数。在单独存在量化误差的基础上,本文中又分别引入了数据丢包和时延问题,并且将网络丢包问题抽象成了Bernoulli模型。在此,本文章依旧采用扇区非线性切换系统模型以及Kalman滤波器模型,构建残差系统并对其进行处理。通过Lyapunov函数方法,以及LMI技术进行处理,得到了线性化的不等式组,并借助工具箱进行了求解,得到了相应的滤波器参数。最终通过仿真实验,得到了相应的曲线。
王聪[10]（2019）在《异步切换下切换系统的动态输出反馈L∞控制》文中提出切换系统是一种特殊且重要的混杂系统,广泛存在于航空航天、电力系统、化工系统、网络控制系统、交通控制系统等领域,有着重要的理论研究意义和实用价值,所以切换系统的研究引起了国内外的广泛关注。近些年,关于切换系统的研究取得了许多的有价值的成果,然而,仍然有一些分析与控制问题需要解决。关于异步切换控制下切换系统的动态输出反馈L∞控制问题的研究结果较少。本文针对一类非线性切换系统的动态输出反馈L∞控制的问题展开讨论。主要结果如下:1.在异步切换控制下,研究一类非线性不确定连续切换系统的动态输出反馈L∞控制问题。首先,利用多Lyapunov函数和平均驻留时间方法,得到切换系统在异步切换控制下可镇定且具有L∞性能的充分条件,并同时给出相应的动态输出反馈L∞控制的设计方法。最后,以数值例子验证所提出方法的正确性和有效性。2.研究一类非线性离散脉冲切换系统的动态输出反馈异步L∞控制的问题。首先,基于多Lyapunov函数和平均驻留时间方法,给出所考虑的切换系统指数稳定且具有异步L∞性能的充分条件,并设计了相应的动态输出反馈L∞控制器。最后,以仿真例子表明所提出方法的正确性和有效性。
二、线性切换系统基于子系统的灵敏度分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、线性切换系统基于子系统的灵敏度分析（论文提纲范文）
（1）基于网络的切换时滞系统鲁棒故障检测方法及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 缩写说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 故障检测与诊断技术研究综述 |
| 1.2.1 故障检测与诊断技术发展概述 |
| 1.2.2 故障检测与诊断方法分类及其研究现状 |
| 1.3 切换时滞系统研究综述 |
| 1.3.1 切换系统研究概述 |
| 1.3.2 时滞系统(网络控制系统)研究概述 |
| 1.3.3 切换时滞系统故障检测研究概述 |
| 1.4 切换机械臂系统故障检测研究概述 |
| 1.5 本文主要内容与章节安排 |
| 第2章 切换机械臂系统动力学模型及基础知识 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于Lagrange方法的切换机械臂系统动力学建模 |
| 2.3 关节力矩反馈的机械臂动力学模型 |
| 2.3.1 基于关节力矩传感器的机械臂子系统动力学建模 |
| 2.3.2 机械臂关节子系统动力学模型分析 |
| 2.4 基础知识 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 离散非线性切换时滞系统故障检测与控制器协同设计方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 异步切换下离散非线性切换时滞系统的故障检测和控制器协同设计 |
| 3.2.1 系统动态过程描述 |
| 3.2.2 残差方程建立 |
| 3.2.3 异步切换下故障检测滤波器与控制器协同设计 |
| 3.2.4 仿真实验研究 |
| 3.3 事件触发下离散非线性切换时滞系统故障检测和控制器协同设计 |
| 3.3.1 系统动态过程描述 |
| 3.3.2 残差方程建立 |
| 3.3.3 事件触发下故障检测滤波器与控制器协同设计 |
| 3.3.4 仿真实验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于平均驻留时间的切换机械臂系统故障检测与控制器协同设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.2.1 带有执行器故障的网络化切换机械臂建模 |
| 4.2.2 残差方程建立 |
| 4.3 切换机械臂系统故障检测滤波器与控制器协同设计 |
| 4.4 仿真实验研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 连续非线性切换时滞系统故障检测与控制器协同设计及应用研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.2.1 系统动态过程描述 |
| 5.2.2 残差方程建立 |
| 5.3 模式依赖下故障检测滤波器与控制器协同设计 |
| 5.3.1 H_∞性能分析 |
| 5.3.2 控制器和滤波器增益协同设计 |
| 5.4 仿真实验研究 |
| 5.5 机械臂系统实验研究 |
| 5.5.1 机械臂系统实验平台简介 |
| 5.5.2 机械臂系统故障检测实验结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 基于中间估计器的连续非线性切换时滞系统故障估计及应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 问题描述 |
| 6.2.1 系统动态过程描述 |
| 6.2.2 误差系统建立 |
| 6.3 基于中间估计器的故障估计滤波器设计 |
| 6.3.1 指数稳定性分析 |
| 6.3.2 基于中间估计器的故障滤波器增益设计 |
| 6.4 仿真实验研究 |
| 6.5 机械臂系统故障估计实验研究 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间研究成果及奖励 |
（2）切换系统的平均驻留时间控制器设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 切换系统的概述 |
| 1.2.1 系统模型 |
| 1.2.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本论文的结构安排 |
| 1.4 课题来源 |
| 1.5 符号说明 |
| 1.6 缩写对照 |
| 第二章 预备知识 |
| 2.1 向量和矩阵的范数 |
| 2.1.1 向量的范数 |
| 2.1.2 矩阵范数 |
| 2.1.3 函数范数 |
| 2.2 线性矩阵不等式 |
| 2.2.1 Schur补引理 |
| 2.2.2 有界实引理 |
| 2.3 线性分式变换 |
| 2.3.1 镇定控制器的存在性 |
| 2.3.2 镇定控制器参数化 |
| 2.4 L_2控制性能指标 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 离散切换系统的加权L_2增益性能切换控制器设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.3 基于ADT的离散切换系统切换控制器设计 |
| 3.3.1 基于变量替换线性方法 |
| 3.3.2 变量消元法 |
| 3.3.3 基于变量替换化法与控制器变量消除法的比较 |
| 3.4 数值算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 连续切换LPV系统的加权L_2增益性能切换控制器设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.3 基于ADT的连续切换LPV系统加权L_2 增益性能切换控制器设计 |
| 4.4 数值算例 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 连续切换LPV系统的加权L_2增益性能降阶控制器设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.3 基于ADT连续切换LPV系统的加权L_2 增益性能降阶控制器设计 |
| 5.4 数值算例 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 连续切换系统的加权L_2增益性能控制器参数化 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 问题描述 |
| 6.3 基于ADT的切换系统加权L_2增益性能控制器参数化 |
| 6.4 数值算例 |
| 6.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（3）基于T-S模型的切换模糊系统的鲁棒控制与滤波（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 模糊系统的发展 |
| 1.3 切换系统的发展 |
| 1.4 切换模糊系统的研究现状 |
| 第2章 一类含死区特性的切换T-S模糊系统控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 具体问题的提出 |
| 2.3 模糊观测器设计 |
| 2.4 稳定性分析 |
| 2.5 仿真结果 |
| 2.5.1 数值仿真 |
| 2.5.2 实例仿真 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 一类基于T-S模糊模型的马尔科夫跳变系统滤波 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 具体问题的提出 |
| 3.3 T-S模糊马尔科夫跳变系统的稳定性分析 |
| 3.3.1 有限时间滤波 |
| 3.3.2 干扰性能分析 |
| 3.3.3 异步滤波器设计 |
| 3.4 仿真结果 |
| 3.4.1 数值仿真 |
| 3.4.2 实例仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 一类基于隐马模型的马尔科夫奇异摄动系统滤波 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 具体问题的提出 |
| 4.2.1 系统描述 |
| 4.2.2 离散事件触发策略 |
| 4.2.3 滤波器设计 |
| 4.3 主要结论 |
| 4.4 仿真结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）基于多Lyapunov函数的切换系统的无扰切换控制设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 切换系统的研究现状 |
| 1.3 无扰切换控制的研究现状 |
| 1.4 H_∞控制的研究现状 |
| 1.5 切换系统的故障检测研究现状 |
| 1.6 本文要解决的问题 |
| 1.7 论文中用到的引理 |
| 第二章 边依赖条件下切换系统的H_∞无扰切换控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 问题描述 |
| 2.2.1 边依赖平均驻留时间 |
| 2.2.2 H_∞无扰切换控制问题 |
| 2.3 主要结果 |
| 2.3.1 H_∞无扰切换控制问题的分析 |
| 2.3.2 H_∞无扰切换控制器设计 |
| 2.4 仿真例子 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 状态依赖条件下切换系统的有限时间H_∞无扰切换控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.2.1 状态依赖切换律设计 |
| 3.2.2 有限时间H_∞无扰切换控制问题 |
| 3.3 主要结果 |
| 3.3.1 有限时间H_∞无扰切换控制问题的分析 |
| 3.3.2 有限时间H_∞无扰切换控制器设计 |
| 3.4 仿真例子 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 状态依赖条件下切换系统的无扰故障检测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.2.1 滤波器无扰切换约束 |
| 4.2.2 无扰故障检测问题 |
| 4.3 主要结果 |
| 4.3.1 具有无扰切换的干扰抑制性能分析 |
| 4.3.2 具有无扰切换的故障敏感性条件 |
| 4.3.3 残差估计和阈值计算 |
| 4.4 仿真例子 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读硕士学位期间完成的论文 |
| 致谢 |
（5）倾转旋翼飞行器过渡态切换飞行控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究意义 |
| 1.1.2 倾转旋翼机的起源与发展 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 倾转旋翼机飞控设计概况 |
| 1.3.1 关键技术分析 |
| 1.3.2 倾转旋翼机控制技术研究现状 |
| 1.4 切换系统研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 倾转旋翼机系统建模与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 倾转旋翼机的非线性数学模型 |
| 2.2.1 坐标系和坐标转换矩阵 |
| 2.2.2 旋翼气动力模型 |
| 2.2.3 机翼气动力学模型 |
| 2.2.4 平尾和升降舵气动力学模型 |
| 2.2.5 垂尾和方向舵气动力学模型 |
| 2.2.6 机身气动力学模型 |
| 2.2.7 飞行动力学方程 |
| 2.2.8 纵向动力学模型 |
| 2.3 倾转旋翼机配平线性化 |
| 2.3.1 倾转旋翼机配平线性化 |
| 2.3.2 倾转旋翼机配平结果图及分析 |
| 2.3.3 倾转旋翼机过渡路径设计 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 倾转旋翼机平均驻留时间切换鲁棒H_∞跟踪控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.3 鲁棒H_∞跟踪控制器设计 |
| 3.3.1 状态观测器设计 |
| 3.3.2 基于状态观测器的参考模型切换H_∞控制 |
| 3.4 仿真验证 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 倾转旋翼机基于复合干扰观测器的切换跟踪控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.3 基于复合干扰观测器的参考模型切换跟踪控制器设计 |
| 4.4 仿真验证 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 倾转旋翼机耗散切换跟踪控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 鲁棒H_∞耗散跟踪切换控制器设计 |
| 5.2.1 问题描述 |
| 5.2.2 鲁棒H_∞耗散控制器设计 |
| 5.3 基于复合干扰观测器的耗散跟踪切换控制器设计 |
| 5.3.1 问题描述 |
| 5.3.2 基于复合干扰观测器耗散控制器设计 |
| 5.4 仿真验证 |
| 5.4.1 鲁棒H_∞耗散跟踪控制仿真验证 |
| 5.4.2 基于复合干扰观测器的耗散跟踪控制仿真验证 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 论文总结与展望 |
| 6.1 本文主要工作内容 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（6）一类微生物发酵非线性动力系统的辨识与最优控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号和缩写 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 混杂系统研究现状 |
| 1.2.1 混杂系统建模 |
| 1.2.2 混杂系统性能分析 |
| 1.2.3 混杂系统最优控制 |
| 1.3 生物鲁棒性研究现状 |
| 1.4 并行算法研究现状 |
| 1.5 微生物发附生产1,3-丙二醇的研究现状 |
| 1.5.1 间歇发酵 |
| 1.5.2 连续发酵 |
| 1.5.3 批式流加发酵 |
| 1.6 本文的主要工作 |
| 2 预备知识 |
| 2.1 常微分方程的基本性质 |
| 2.2 最优控制问题 |
| 2.3 甘油歧化生产1,3-丙二醇动力学模型 |
| 2.3.1 甘油歧化过程的酶催化动力学模型 |
| 2.3.2 甘油生物歧化过程基因调控动力学模型 |
| 3 函数为参量的间歇发酵非线性动力系统的辨识与优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 函数为参量的间歇发酵非线性动力系统 |
| 3.3 间歇发酵非线性动力系统的分解 |
| 3.4 非线性动力系统的性质 |
| 3.5 间歇发酵非线性动力系统的强稳定性 |
| 3.5.1 线性变分系统及其基本矩阵解 |
| 3.5.2 强稳定性 |
| 3.6 辨识模型 |
| 3.7 优化算法 |
| 3.8 数值结果 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 函数为参量的间歇发酵非线性酶催化混杂动力系统的辨识与优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多种可能间歇发酵非线性混杂系统 |
| 4.2.1 间歇发附非线性酶催化混杂动力系统 |
| 4.2.2 非线性酶催化混杂动力系统的分解 |
| 4.3 非线性动力系统的性质 |
| 4.4 生物鲁棒性与辨识模型 |
| 4.4.1 相对偏差 |
| 4.4.2 生物鲁棒性 |
| 4.4.3 辨识模型 |
| 4.5 优化算法 |
| 4.6 数值结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 间歇发酵非线性酶催化动力系统的最优控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 最优控制问题 |
| 5.3 计算方法 |
| 5.3.1 连续状态不等式约束 |
| 5.3.2 梯度计算 |
| 5.3.3 优化算法 |
| 5.4 数值结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 连续发酵基因调控非线性混杂动力系统的辨识与优化 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基因调控非线性混杂动力系统 |
| 6.3 非线性混杂动力系统的性质 |
| 6.4 鲁棒性分析和参数辨识问题 |
| 6.4.1 胞外物质浓度的相对偏差 |
| 6.4.2 生物鲁棒性 |
| 6.4.3 辨识模型 |
| 6.5 计算方法 |
| 6.5.1 连续状态不等式约束 |
| 6.5.2 并行粒子群算法 |
| 6.6 数值结果 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 论文创新点摘要 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）基于平衡流形模型的涡扇发动机多变量控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的问题来源 |
| 1.2 课题研究的背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 航空发动机建模的发展 |
| 1.3.2 航空发动机鲁棒多变量控制的发展 |
| 1.3.3 航空发动机线性变参数控制的发展 |
| 1.4 本文的研究内容及章节安排 |
| 第2章 涡扇发动机平衡流形模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 涡扇发动机线性化模型 |
| 2.2.1 发动机状态变量线性模型 |
| 2.2.2 发动机线性变参数模型 |
| 2.3 平衡流形模型 |
| 2.3.1 平衡流形动态结构 |
| 2.3.2 平衡流形模型的主要性质 |
| 2.4 多入多出涡扇发动机平衡流形模型的辨识 |
| 2.4.1 模型向多入多出系统的拓展 |
| 2.4.2 涡扇发动机动态仿真特性 |
| 2.4.3 涡扇发动机稳态平衡流形辨识 |
| 2.4.4 涡扇发动机平衡流形动态结构辨识 |
| 2.4.5 调度变量的影响 |
| 2.5 平衡流形模型的线性化应用 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于平衡流形模型的涡扇发动机多变量H∞控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 H∞控制基本问题 |
| 3.2.1 H∞标准问题 |
| 3.2.2 相对增益阵列 |
| 3.2.3 混合灵敏度H∞综合 |
| 3.3 状态变量模型的平衡流形获取方法 |
| 3.3.1 系数矩阵缺失参数补全结果 |
| 3.3.2 发动机线性模型稳定性与可控性分析 |
| 3.4 发动机混合灵敏度H∞综合 |
| 3.4.1 发动机H∞控制系统设计 |
| 3.4.2 仿真结果及分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于平衡流形模型的涡扇发动机线性变参数控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 线性变参数控制基本问题 |
| 4.2.1 LMI相关理论 |
| 4.2.2 多胞鲁棒变增益控制原理 |
| 4.3 线性变参数模型的平衡流形获取方法 |
| 4.4 发动机鲁棒变增益控制方法 |
| 4.4.1 基于平衡流形方法的涡扇发动机增广模型 |
| 4.4.2 多胞凸分解系数的求取 |
| 4.4.3 多胞变增益控制器设计 |
| 4.4.4 仿真结果及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于平衡流形模型的涡扇发动机切换线性变参数控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 切换线性变参数控制原理 |
| 5.2.1 切换系统的Lyapunov稳定性分析 |
| 5.2.2 平滑过渡的切换策略 |
| 5.2.3 基于共同Lyapunov函数的切换线性变参数控制 |
| 5.3 发动机切换线性变参数控制方法 |
| 5.3.1 平滑过渡的切换多胞线性变参数模型 |
| 5.3.2 切换线性变参数控制器设计 |
| 5.3.3 仿真结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
（8）重复使用运载器多模型自适应控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 RLV的国内外研究现状 |
| 1.2.1 航天飞机 |
| 1.2.2 FALCON-9 |
| 1.2.3 HSFD计划 |
| 1.2.4 其它国家代表性的RLV型号和计划 |
| 1.3 相关控制理论与方法的国内外研究现状 |
| 1.3.1 多模型控制理论和方法 |
| 1.3.2 非线性控制方法 |
| 1.3.3 控制分配方法 |
| 1.3.4 控制性能评估方法 |
| 1.4 本文主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 RLV的动力学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 坐标系定义及转换 |
| 2.2.1 坐标系定义 |
| 2.2.2 坐标系的转换关系 |
| 2.2.3 角度几何关系 |
| 2.3 动力学建模 |
| 2.3.1 力和力矩分析 |
| 2.3.2 质心平动方程 |
| 2.3.3 绕质心转动方程 |
| 2.4 RLV子模型集 |
| 2.4.1 线性化控制模型 |
| 2.4.2 非线性控制模型 |
| 2.4.3 飞行时序分析 |
| 2.4.4 子模型集合构建 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于扰动补偿的非线性自适应控制方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 NLPID控制律设计 |
| 3.2.1 跟踪微分器 |
| 3.2.2 非线性状态误差反馈组合 |
| 3.2.3 参数动态调整策略 |
| 3.3 ABS控制律设计 |
| 3.3.1 反步控制器设计 |
| 3.3.2 扰动观测器设计 |
| 3.4 基于扰动补偿的非线性自适应控制器设计 |
| 3.4.1 NLPID控制器:辅助误差处理 |
| 3.4.2 慢回路基于SESO的 ABS控制器 |
| 3.4.3 快回路基于SESO的 ABS控制器 |
| 3.4.4 稳定性分析 |
| 3.5 仿真分析 |
| 3.5.1 NLPID控制律仿真分析 |
| 3.5.2 非线性自适应控制律仿真分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于多目标优化的动态控制分配研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 控制分配问题描述 |
| 4.2.1 RCS建模及约束条件 |
| 4.2.2 气动舵建模及约束条件 |
| 4.2.3 推力矢量发动机建模及约束条件 |
| 4.3 基于单目标优化的控制分配 |
| 4.3.1 RCS推进器间的分配 |
| 4.3.2 气动舵间的分配 |
| 4.3.3 异类执行机构间的控制分配 |
| 4.4 基于多目标优化的控制分配 |
| 4.4.1 目标函数构建 |
| 4.4.2 动态权重设计 |
| 4.4.3 序列二次规划求解 |
| 4.4.4 控制分配策略设计 |
| 4.5 稳定性分析 |
| 4.5.1 线性控制系统下的稳定性条件 |
| 4.5.2 非线性控制系统下的稳定性条件 |
| 4.6 仿真分析 |
| 4.6.1 切换时机的选择 |
| 4.6.2 控制分配策略验证 |
| 4.6.3 多目标优化对比 |
| 4.6.4 不同分配策略对比 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于性能评估的自适应切换控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 控制性能评估 |
| 5.2.1 指数标度层次分析法 |
| 5.2.2 性能评估模型建立 |
| 5.3 自适应切换策略 |
| 5.3.1 基于性能评估的切换策略设计 |
| 5.3.2 切换过程的平滑设计 |
| 5.3.3 稳定性分析 |
| 5.4 基于性能评估的控制优化 |
| 5.5 仿真分析 |
| 5.5.1 性能评估模型验证 |
| 5.5.2 自适应切换策略验证 |
| 5.5.3 多模型控制系统的综合验证 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）有限网络环境下非线性切换系统故障诊断（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.1.1 网络系统 |
| 1.1.2 非线性切换系统 |
| 1.1.3 故障检测与诊断技术 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 理论基础 |
| 2.1 扇区非线性切换系统 |
| 2.1.1 扇区非线性 |
| 2.1.2 线性切换系统模型 |
| 2.1.3 扇区非线性切换系统模型 |
| 2.2 线性矩阵不等式技术 |
| 2.3 相关引理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 存在量化误差的非线性切换系统故障诊断 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.2.1 量化误差概述 |
| 3.2.2 故障检测系统 |
| 3.2.3 构建残差增广系统 |
| 3.2.4 切换系统平均驻留时间 |
| 3.3 故障检测滤波器设计 |
| 3.3.1 残差系统分析 |
| 3.3.2 滤波器设计 |
| 3.3.3 仿真算例 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 存在量化误差和数据丢包的非线性切换系统故障诊断 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.2.1 数据丢包概述 |
| 4.2.2 故障检测系统 |
| 4.2.3 构建残差增广系统 |
| 4.3 故障检测滤波器设计 |
| 4.3.1 残差系统分析 |
| 4.3.2 滤波器设计 |
| 4.3.3 仿真算例 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 存在量化误差和网络时延的非线性切换系统故障诊断 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.2.1 故障检测系统 |
| 5.2.2 构建残差增广系统 |
| 5.3 故障检测滤波器设计 |
| 5.3.1 残差系统分析 |
| 5.3.2 滤波器设计 |
| 5.3.3 仿真算例 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）异步切换下切换系统的动态输出反馈L∞控制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 切换系统概述 |
| 1.1.1 切换系统简介 |
| 1.1.2 切换系统的主要研究方法和研究现状 |
| 1.2 异步切换控制问题简介及现状 |
| 1.2.1 异步切换控制问题简介 |
| 1.2.2 异步切换控制问题研究现状 |
| 1.3 动态输出反馈问题简介及现状 |
| 1.3.1 动态输出反馈问题简介 |
| 1.3.2 动态输出反馈问题研究现状 |
| 1.4 脉冲切换控制问题简介及研究现状 |
| 1.4.1 脉冲切换控制问题简介 |
| 1.4.2 脉冲切换控制问题研究现状 |
| 1.5 本文的研究目的及内容 |
| 1.5.1 本文的研究目的 |
| 1.5.2 本文的研究内容 |
| 2 异步切换下连续切换系统的动态输出反馈L_∞控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统的问题描述和准备 |
| 2.3 主要结果 |
| 2.3.1 稳定性分析 |
| 2.3.2 L_∞控制分析 |
| 2.3.3 控制器设计 |
| 2.3.4 算法 |
| 2.4 仿真实例 |
| 2.5 本章小节 |
| 3 异步切换下离散切换系统的动态输出反馈L_∞控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统的问题描述和准备 |
| 3.3 主要结果 |
| 3.3.1 稳定性分析 |
| 3.3.2 L_∞控制分析 |
| 3.3.3 控制器设计 |
| 3.3.4 算法 |
| 3.4 仿真实例 |
| 3.5 本章小节 |
| 4 结论及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、线性切换系统基于子系统的灵敏度分析（论文参考文献）
- [1]基于网络的切换时滞系统鲁棒故障检测方法及应用研究[D]. 王越男. 长春工业大学, 2021(02)
- [2]切换系统的平均驻留时间控制器设计[D]. 何伟. 华南理工大学, 2020
- [3]基于T-S模型的切换模糊系统的鲁棒控制与滤波[D]. 朱阳陈. 河南科技大学, 2020(07)
- [4]基于多Lyapunov函数的切换系统的无扰切换控制设计[D]. 黄春晓. 曲阜师范大学, 2020(02)
- [5]倾转旋翼飞行器过渡态切换飞行控制[D]. 杨洁. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [6]一类微生物发酵非线性动力系统的辨识与最优控制[D]. 杨琦. 大连理工大学, 2019
- [7]基于平衡流形模型的涡扇发动机多变量控制研究[D]. 吕铖坤. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [8]重复使用运载器多模型自适应控制方法研究[D]. 张新. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [9]有限网络环境下非线性切换系统故障诊断[D]. 王帅. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [10]异步切换下切换系统的动态输出反馈L∞控制[D]. 王聪. 辽宁石油化工大学, 2019(01)