约束系统最优控制中维数估计问题和输出反馈性能研究

饱和约束广泛存在于工程系统中，系统饱和会严重影响控制器的性能，极端情况下会导致系统不稳定，造成严重后果。除工程背景外，饱和约束问题是控制理论中公认的难点问题，线性控制通过饱和环节变成非线性控制使问题变复杂;在非线性控制中常用的非线性反馈和非线性状态变换也不能直接用于受限控制系统，饱和约束的存在极大地增加了计算的复杂性，现有的各种饱和控制方法对吸引域的估计存在很强的保守性。对开环不稳定对象的研究还有待深入。开展饱和控制问题研究具有重要理论意义和广泛应用前景。本项目主要研究内容包括：1)无穷维最优约束线性二次调节问题最优代价函数估计；2)基于最优代价函数估计研究无穷维最优问题的等价维数上界估计问题；3)研究输出反馈饱和系统观测器误差初始值和误差限的估计问题；4)研究基于滚动优化观测器的保性能鲁棒输出反馈控制器设计;5)利用仿真系统和加拿大QUANSER公司的三自由度直升机平台进行算法验证。

饱和约束广泛存在于工程系统中，系统饱和会严重影响控制器的性能，极端情况下会导致系统不稳定，造成严重后果。除工程背景外，饱和约束问题是控制理论中公认的难点问题，线性控制通过饱和环节变成非线性控制使问题变复杂;在非线性控制中常用的非线性反馈和非线性状态变换也不能直接用于受限控制系统，饱和约束的存在极大地增加了计算的复杂性，现有的各种饱和控制方法对吸引域的估计存在很强的保守性。对开环不稳定对象的研究还有待深入。开展饱和控制问题研究具有重要理论意义和广泛应用前景。本项目主要研究了如下内容：1)进一步研究了无穷维最优约束线性二次调节问题最优代价函数估计问题；2)对基于输出反馈的饱和系统的观测器误差初始值和误差限的估计问题及其保守性进行了分析；3)研究输出反馈饱和系统最大可控吸引域问题；4)研究了基于非保守控制策略的输出反馈控制器设计;5)研究了典型非线性外部系统的饱和跟踪调节问题，给出了非线性内模和输出可调节区域，并且给出了状态反馈控制器的设计方法。课题组成员在相关领域共发表论文17篇，其中SCI检索7篇，EI检索16篇。出版学术专著1部。申请专利8项，授权3项。