线性伺服系统有限频干扰可靠抑制方法

本项目研究线性伺服控制系统的有限频干扰可靠抑制问题。实际工程中，伺服控制系统常常受到有限频干扰的影响，且执行器/传感器易发生卡死故障。针对干扰、执行器/传感器卡死故障以及参考输入的有限频特征，在频域内综合考虑它们对闭环系统稳定性以及跟踪效果的影响，设计可靠控制器抑制有限频干扰和执行器/传感器故障、可靠跟踪给定的有限频参考输入。首先，考虑系统状态可测、参考输入为有限频信号的情况，设计可靠状态反馈控制器，抑制有限频干扰和执行器/传感器卡死故障，并将其转化为可解的凸优化问题；在此基础上，考虑系统状态不可测、设计可靠动态输出反馈控制器抑制有限频干扰和执行器/传感器卡死故障。进一步，考虑不确定性影响下的有限频干扰可靠抑制问题。所取得的研究成果对可靠控制理论本身的发展及其在实际伺服控制系统中的应用都具有一定的推动作用。

本项目设计了有限频模糊控制器。对于T-S模糊控制系统，在干扰频率范围已知情况下，设计全频PDC控制器具有一定保守性，而现有文献并未对该问题进行深入研究。本项目在充分考虑伺服系统的干扰有限频特性基础上，提出了T-S模糊系统的有限频PDC控制器设计方法，通过满足有限频性能指标，设计有限频状态反馈控制器，并利用广义KYP引理，把设计问题转化成解一组线性矩阵不等式问题。理论分析表明所设计的有限频控制器与已有结果相比，可以取得更好设计结果。进一步，设计了 LPV系统可靠滤波器。充分考虑了有限频干扰对系统的影响，结合传感器卡死故障模型，提出了基于广义KYP引理的有限频可靠滤波器设计方法。与全频滤波器设计方法相比，可以取得更好的滤波效果。另外，结合切换线性参变系统和网络控制系统的特点，分别考虑了系统切换特征和系统存在丢包和时滞的问题，并给出了H∞滤波器设计条件。 为了将取得的研究成果应用到未知环境中的移动机器人控制上，对未知环境中移动机器人的位姿估计问题也进行了初步研究。 将N维同时定位与地图创建问题转化成极小化单变量非线性函数问题，给出了极小点个数的充分必要条件，同时证明，可以用简单的二分法快速找到问题的全局最优解。