带有非线性模型干扰的系统的复合抗干扰控制研究

The nonlinear modeling disturbances considered in this project are generated by a nonlinear exosystems. These disturbances widely exist in many engineering systems, for example, turbo-machines, motors/generators, flexible structures, and communication circuits. Under the effect of these disturbances, systems may come undesirable phenomenon, such as noise, the reduction of precision and durability, and so on. Attenuation/cancellation of the undesirable vibration by nonlinear modeling disturbances is very important for the stability of the system. However, the existing anti-disturbance control methods are mostly assumed that disturbances are no system modeling or generated by neural stable linear systems. Hence, the deep research on such topic has great theoretical and practical significance for a class of systems with nonlinear modeling disturbances.. This project studies the problem of composite anti-disturbance control for a class of systems with nonlinear modeling disturbances. The main contents are as follows: 1) the problem of disturbance estimation and composite ant-disturbance control for systems with nonlinear modeling disturbances is investigated; 2) the problem of composite hierarchical ant-disturbance control for systems with nonlinear modeling disturbances and other types of disturbances is researched; 3) the previous results are applied to anti-disturbance control of spacecraft system, and semi-physical simulation is used to valid the effectiveness of the proposed control methods. The research tasks of this project will largely broaden the scope of applications of anti-disturbance control, and supply the practical theory methods for high anti-disturbance control of systems with nonlinear modeling disturbances..

本项目考虑的非线性模型干扰是由非线性外系统描述的干扰。工程系统如发电机、电力柔性结构、涡轮机、通信电路等中广泛存在着这类干扰。在这类干扰的影响下，系统会产生一些不良现象，例如噪音、精度和耐用性降低等。衰减或消除非线性模型干扰对系统的影响至关重要。但是，现有的一些抗干扰控制方法大多针对无系统模型或由中立稳定型线性系统描述的干扰。因此，针对带有非线性模型干扰的系统，研究抗干扰控制方法有重要的理论意义和实际价值。. 本项目研究非线性模型干扰下系统的复合抗干扰控制问题。研究内容如下：1) 非线性模型干扰下系统的干扰估计及复合抗干扰控制问题；2) 非线性模型干扰和其它类型干扰等多干扰系统的复合分层抗干扰控制问题；3) 前期的理论成果用到飞行器系统的抗干扰控制，并进行半物理仿真验证。本项目的研究将为非线性模型干扰下系统的高精度抗干扰控制提供切实可行的理论方法。

本课题探讨非线性模型干扰作用下复杂非线性系统的复合抗干扰控制问题。分析干扰对系统性能的影响，并根据干扰特征建立相应的数学模型。在此基础上研究了几类非线性系统的复合抗干扰控制。 针对一类级联受扰多源干扰非线性系统，其中一种干扰可以表征为带有非线性输出函数的线性不确定系统，设计新的干扰观测器估计此类干扰，并把干扰估计值引入到传统的H∞控制器中，以提高系统的抗干扰性能。 针对一类多输入多输出下三角非线性系统，通过设计新型的干扰观测器和自适应控制器估计外部干扰和未知参数，结合非线性系统的特点，利用backstepping方法设计了复合抗干扰控制器。针对含有多源干扰的Markov跳变系统，其中一种干扰由Markov系统描述，利用干扰观测器和L2-L∞控制技术，设计了复合分层抗干扰控制策略，并给出了转移概率完全已知和转移概率部分未知情形时保证系统稳定的充分条件。又考虑了带有时变时滞的Markov跳变系统的复合分层抗干扰控制方法。进一步研究了带有可参数化的非线性函数以及多源干扰的Markov跳变系统的复合分层抗干扰自适应控制方法。针对一类随机Markov跳变系统，在不同的条件下分别研究了闭环系统的有界性和稳定性问题。针对一类带有多项式描述的高阶干扰的非仿射系统，提出了一种复合自适应抗干扰控制方法。针对带有弹性模态的飞行器系统，提出了一种具有振动抑制和干扰补偿的复合抗干扰控制方法。此外，针对电力系统，切换系统以及非完整系统研究了抗干扰控制、有限时间控制等问题。. 在本课题的资助下，共发表论文30篇，其中SCI论文21篇，中文核心论文1篇，国际会议论文8篇，获得山东省高等学校学校科学技术奖一等奖1项，培养了硕士研究生5名。