基於切換控制策略的分數階系統研究

《基於切換控制策略的分數階系統研究》是依託哈爾濱工業大學，由孫光輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於切換控制策略的分數階系統研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孫光輝

項目摘要

分數階系統能夠更加準確地描述系統的動力學特性，近年來在航空航天，信息加密，控制理論，電磁場等各個領域得到了廣泛關注。切換控制作為一種有效的控制手段，在溫度控制，機器人控制，交通控制等領域已經得到了廣泛套用。本項目主要研究如何採用切換控制的方法穩定分數階系統這一控制和信息領域的前沿課題。針對分數階系統穩定性的特殊性，研究適用於判斷分數階切換控制系統的穩定性準則。在此基礎上，研究分數階切換控制器的設計方法，並對時滯這一工程實際中常常遇到的問題進行研究，給出含時滯環節分數階系統切換控制器的設計方法；研究在隨機切換條件以及當切換條件受限時，控制器的設計問題；研究分數階切換控制器控制一般整數階系統的方法。此外，項目中的部分理論研究成果將在表面貼裝設備的控制系統中進行嘗試性套用研究。本項目的宗旨是提出一套較為完整的分數階切換控制理論，為工程技術人員提供較實用的控制器設計方法。

結題摘要

分數階系統由於能夠更加精確地描述物理系統的動力學特性，近年來在航空航天、信息技術等多學科領域得到了廣泛的關注。本項目研究了基於切換控制策略的分數階系統，並在此基礎上研究了分數階控制器在航天及力學中的套用問題。項目基本按照計畫進行展開，在基礎理論和套用方面都取得了一些成果，共發表相關論文10餘篇，相關專利20餘項。具體內容表述如下：在前期積累之上，首先研究了滑模控制器在Ito隨機過程及描述線性系統中的套用；然後將其進一步推廣到分數階系統，基於LMI 的凸最佳化理論給出了適用於分數階切換系統的穩定性理論，並提出了無顫振的分數階滑模控制器來穩定分數階切換系統；而後，基於切換控制的策略，通過引入非線性函式到分數階切換系統中，研究了在隨機切換條件下分數階多渦卷混沌吸引子的產生及其控制問題；之後，在充分了解空間繩系系統的非線性動力學特性基礎之上，我們通過引入分數階狀態反饋，研究了分數階控制器在控制整數階非線性系統的套用——即在空間繩系衛星快速釋放及回收中的套用。最後在工程套用方面，我們將衛星等大型空間柔性機構以及伺服系統中的柔性連線問題抽象成了剛體-柔性體連線機構，並提出了分數階的振動模型，給出了一種適用於抑制該結構振動的控制器設計新方法。