定义2.3.1 设 给定,对于任意的T≥0,上面系统的输入信号满足 ,则称该系统的L2增益小于等于 ,其中L2[0,T]表示平方可积且满足 的所有集合, 。
2.4 饱和项的处理方法
系统 (2.4.1)
状态向量 ,控制向量 ,A,B是合适文数的常熟矩阵,sat(.)为饱和非线性函数,其特性如下
对于其中饱和项的处理目前主要有三种方式:基于非线性扇形区域法,基于对角矩阵法,基于凸组合法。这里我们采用的主要是基于非线性扇形区域法,所以着重介绍非线性扇形区域法。
对系统(2.4.1)的饱和特性可当作局部扇区非线性处理,运用圆判据,Popov判据,使用二次Lur's型Lyapunov函数研究闭环系统的鲁棒稳定性。其中比较典型的方法是引入无记忆状态反馈控制器
其中 为反馈控制增益,并令
把(2.4.6)(2.4.7)运用到系统(2.4.1)进行相关的研究。但是由于使用的是无记忆的扇形非线性受限,因而用它来估计饱和受限系统吸引域会有一定的保守性。
2.5 LMI概述
鲁棒控制中的许多问题都可以转化为LMI或带有LMI限制条件的最优化问题,LMI方法已成为不确定系统分析与综合的强有力工具。
定义2.5.1已知对称矩阵函数
(2.5.1)
其中 是位置变量, 是给定的对称矩阵,由于它对变量x有线性关系,又称线性矩阵函数;若对于x及任意非零向量 都有 成立,则 是正定的,即
(2.5.2)
这便是线性矩阵不等式(LMI)。
显然多个LMI可以用一个LMI表示,即
等价于
2.6 Schur补引理
引理2.6.1(Schur补)假设对称矩阵 的分块表示为
,其中 ,则以下三个结论等价
i) C<0且 ;
ii) A<0且
iii) F<0
Schur补引理非常有用,借助它可将某些二次非LMI转化为LMI。关于
LMI可以归纳以下三种标准问题
1)LMI可解性问题(LMIP),
2)特征值问题(EVP),
3)广义特征值问题(GEVP)。、
3. 关于离散周期系统设计的稳定性判据
3.1 问题的描述
对于非线性系统 (3.1.1)
其中状态向量 ,控制输入 ,系统参数 , , , 已知,在状态反馈 作用下,相应的闭环系统为
(3.1.2)
假定系统满足如下前提条件:
C1:选定满意且非零的F,使A+BF是Schur稳定的,即其全部特征值位于开的单位元内。
条件C1隐含(A,B)是可控的,且保证下面的Lyapunov方程
(3.1.3)
有唯一对称正定矩阵P。依据上述P和一个正数r,便确定状态空间如下:
椭球
用(3.1.3)的接阵P定义系统的备选Lyapunov函数 ,如对 都有 ,显然 是不变椭球。
3.2 稳定性的求解
要求解系统的反馈矩阵,首先要处理饱和项,此时我们采用上面介绍的非线性扇形区域法,将(2.4.6)、(2.4.7)应用于(3.1.1)系统可得 Lyapunov具有执行器饱和的离散周期系统研究(5):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_10056.html