执行器带约束与时滞的控制系统设计的参量Lyapunov方程方法

理想的控制系统设计通常忽略控制信号的幅值或能量受到的限制，并假设控制信号可即时作用于系统。但实际执行器由物理器件组成，控制信号的幅值和能量不可避免地受到限制，且控制信号在传递过程中引入了时滞。控制信号所受到的约束和时滞不但降低实际控制系统的性能，还会导致系统的不稳定。.本项目旨在发展和运用我们新提出的参量Lyapunov方程方法，解决一系列执行器带有约束与时滞的控制系统的设计问题。所谓参量Lyapunov方程方法，即系统的设计依赖于一类含有单个参量的Riccati方程，而此单参量Riccati方程可化为一类含有单参量Lyapunov方程。该方法有效地沟通了控制系统的分析与设计。正是由于存在此自由参量，设计者可以通过合适地调整它以处理控制信号受到的各项约束和时滞。单一设计参量亦便于本方法的应用。本项目将把提出的方法用于航天器交会对接中的约束控制问题，为相关的工程应用提供一定的理论指导和保证。

在本项目资助期间，负责人和其合作者发表标注受自然科学基金60904007资助的学术论文46篇，其中SCI论文36篇；以负责人为第一作者的SCI论文27篇；包括发表在控制领域的权威杂志Automatica和IEEE Trans. on Automatic Control上的论文12篇（含IEEE Trans. on Automatic Control长文1篇和Automatica长文3篇）。..负责人和项目组成员按照项目的要求对项目进行了深入的研究，取得了一系列重要的学术成绩。主要包括：①完善了饱和约束控制系统设计的参量Lyapunov方程方法；② 提出与完善了时滞控制系统设计的参量Lyapunov方程方法；③提出与完善了周期控制系统设计的参量Lyapunov方程方法；④将参量Lyapunov方程方法应用于航天器轨道交会控制器的设计并取得了良好的控制效果。..负责人在项目提供的资金支持下，获得了一系列与本项目密切相关的荣誉和奖励。主要包括：①负责人撰写的博士学位论文《具有饱和非线性的控制系统设计的参量Lyapunov方法及其应用》获“哈工大优秀博士学位论文”奖和“全国百篇优秀博士学位论文奖”；②负责人以在本项目资助下的研究成果为基础入选 “新世纪优秀人才支持计划”； ③以负责人作为第一获奖人的项目“具有约束非线性与时滞的控制系统设计的参量Lyapunov方法”获“第12届黑龙江省自然科学技术学术成果奖”一等奖。..负责人在项目的资助下，参与国际国内学术会议并作报告10余次，特别地：①组织了2010年“第29届中国控制会议”上题为“Control Systems with Saturation and Time-Delay Constraints” 的邀请组并担任主席；②组织了2012年“第31届中国控制会议”上题为“Nonlinear and Constrained Control: Theory and Applications”的邀请组并担任副主席。..在项目的资金支持下和项目研究内容的指引下，负责人指导（或合作指导）了5名本科毕业设计，5名硕士研究生和1名博士研究生并取得了优异的成绩，其中一名本科毕业设计被评为“哈工大2010届优秀本科毕业设计”。..因本项目的研究工作取得了突出成绩，申请人已于2012年获得首届“国家自然科学基金青年-面上连续资助”项目的资助。