《柔性結構時滯魯棒控制與實驗研究》是依託上海交通大學，由陳龍祥擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：柔性結構時滯魯棒控制與實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳龍祥
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目對柔性結構的時滯魯棒控制進行研究，內容包括：（1）確定性時滯系統的魯棒控制設計。魯棒控制具有對結構固有參數和外部擾動的強魯棒性，基於魯棒控制方法的控制律能夠取得良好的控制效果，本項目考慮主動控制中的時滯，研究時滯魯棒控制律的設計方法。（2）時變時滯系統的魯棒控制設計。實際控制系統中的時滯量多數為小時滯量，而且可能是在小範圍內時變的，本項目擬研究對小變化時滯量具有強魯棒性的控制設計方法。（3）基於輸出反饋的魯棒控制設計。柔性結構具有無窮多自由度，柔性結構的主動控制事實上是採用有限數量的感測器和作動器對結構進行控制，系統的狀態不可能通過感測器測量全部得到，本項目擬研究基於感測器輸出的時滯魯棒控制設計問題。（4）時滯魯棒控制實驗。本項目擬通過實驗驗證理論研究成果的有效性。因為柔性結構在航空航天、機器人等許多高科技領域有著強烈的工程套用背景，因此本項目的研究具有重要的理論意義和工程套用價值。
結題摘要
本項目以多種柔性結構為對象，分別對確定時滯動力系統、時變時滯動力系統，基於輸出的時滯控制系統以及時滯利用等問題進行了理論和實驗研究。主要創新點如下：（1）開展了含有確定性時滯的結構振動的時滯魯棒控制研究。首先採用連續時間形式的時滯補償方法，對方程中的狀態向量進行特定積分形式的計算，將方程轉化為標準形式的不顯含時滯的狀態方程；然後針對該標準狀態方程採用線性矩陣不等式（LMI）進行H-inf反饋控制律的計算。結果表明，所設計的時滯控制律不但能夠處理小時滯量問題，也能處理大時滯量問題，而且具有對結構固有參數和時滯量變化的強魯棒性。（2）開展了含有時變時滯的結構振動的時滯魯棒控制研究。研究中利用Lyapunov-Krasovskii泛函和自由權矩陣法，推導了使閉環時滯系統漸近穩定的矩陣不等式；根據該矩陣不等式和參數調節法以及遺傳算法設計控制律。仿真和實驗結果顯示，當已知控制律時，採用本文中的方法求解得到的最大穩定時滯量相比以往方法所得到的結果具有更小的保守性；當已知最大穩定時滯量時，採用本項目方法所得到的H-inf控制律能夠取得更好的控制效果；同時本項目所設計的時滯控制律對時變時滯量具有強魯棒性。(3)開展了基於輸出反饋和不確定時滯的結構主動控制的時滯魯棒控制研究。通過引入無記憶觀測器建立時滯系統誤差方程，利用Lyapunov-Krasovskii泛函和自由權矩陣法，推導了保證時滯系統漸近穩定並能準確的觀測系統狀態的矩陣不等式；然後根據該矩陣不等式和採用參數調節法及遺傳算法得到H-inf控制律，仿真和實驗結果表明了方法的正確性。（4）對時滯正反饋控制技術進行了理論研究和實驗驗證工作。時滯正反饋控制方法可以歸結為時滯利用技術，人為地選取合適時滯量，進而設計正反饋控制律以取得理想的控制效果。首先通過最優控制方法得到正反饋的控制增益，並在控制反饋環節中主動引入時滯量，得到時滯正反饋控制律的表達式；然後通過時滯正反饋閉環控制系統的特徵方程求得特徵方程的最大實部特徵根，通過最大實部特徵根選取合適的時滯量，使得時滯正反饋閉環控制系統保持鎮定；最後通過數值仿真與實驗研究驗證了所給方法的正確性和有效性。
