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题目：
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雅宝题库解析：
近几年来，切换系统的分析与综合吸引了国内外学者的极大兴趣，大量优秀的研究成果不断涌现。切换系统不仅在理论研究上意义重大，富于挑战性，而且在工程中拥有着广阔的应用前景。本论文研究面向飞行器控制的切换系统分析与综合方法，内容涵盖飞行器切换系统建模、稳定性分析以及控制综合方法，主要工作与贡献如下：一、提出了局部重叠切换律、局部重叠切换系统和公共子系统的概念，并在此基础上，分别提出适用于飞行器控制的几种切换系统建模方式。其中，基于局部重叠切换律的切换系统，适于描述具有突变动态或者符合多模型切换控制框架的飞行器控制系统；切换多胞系统适于描述大包线飞行器动态；几类特殊结构的不确定切换系统，如具有定常输入矩阵的不确定切换系统、级联结构的不确定切换系统，适于描述BTT控制、电液伺服作动器控制等题目。二、针对具有局部重叠切换律的切换系统，提出了适于工程应用的稳定性分析方法。首先，结合公共李亚普诺夫函数方法和驻留时间方法，给出切换系统的稳定性分析方法，指出若局部重叠切换系统各自具有公共李亚普诺夫函数，且公共子系统工作的时间充分长，则具有局部重叠切换律的切换系统全局渐近稳定。而后，将此稳定性分析方法推广至平均驻留时间约束的情况。从本质上而言，该方法通过在其他公共子系统内工作更长时间来补偿快速切换可能导致的不稳定。上述方法不要求切换系统的所有子系统具有公共李亚普诺夫函数，应用前景更为广泛，另一方面，相较于(平均)驻留时间方法对每个子系统均附加时间约束而言，所提方法仅要求公共子系统满足时间约束，局部重叠切换系统内除了公共子系统外的所有子系统之间均可任意切换，而不失稳定性，具有更低的保守性。特别的，给出了确保飞行稳定的定量指标(以驻留时间或平均驻留时间表征)，可有效指导后续数学仿真或半实物仿真，减轻设计工作量。三、提出面向飞行器控制的切换系统综合方法，以切换多胞系统描述飞行器大包线动力学模型，并设计各多胞系统顶点处的控制器，结合公共李亚普诺夫函数方法和平均驻留时间方法，给出确保闭环切换多胞系统有界稳定的控制综合方法。所提方法本质上是一种改进的增益调参方法，其依旧采用“定点设计+增益插值”的开放式框架，工程师可针对多胞子系统的每个顶点单独进行分析与设计，而后综合全局稳定的控制器。与传统增益调参方法不同，其在理论上确保了飞行器参数大范围快速变化时的系统稳定性。与LPV方法不同，切换多胞系统的控制综合不依赖于线性矩阵不等式求解，而且控制系统设计框架与传统增益调参相同，从而可继承现有设计型号的大量经验，容易为工程师所接受和使用。同时，提出基于图论的区域划分随机搜索算法，利用该算法寻找飞行区域的划分方式，并依此建立切换多胞系统模型，获得保守性较小的稳定性分析和控制综合结果。四、提出两类不确定切换系统的鲁棒自适应控制方法，所提的鲁棒自适应控制结构具有死区特征，可有效抑制系统不确定性和干扰，并避免自适应律的“bursting”现象。基于公共李亚普诺夫函数方法或多李亚普诺夫函数方法，证明了不同鲁棒自适应控制器作用下，系统信号在分段连续有界的持续激励下一致有界。与现有切换系统的鲁棒自适应控制方法相比，所提方法的优势在于未对切换律附加任何限制或者视其为设计变量，因此具有更大的设计自由度。采用上述鲁棒自适应控制方法完成了机翼颤振抑制和航空电液伺服作动器控制系统的设计，仿真结果表明控制性能良好，并对系统切换动态、参数不确定性和干扰具有良好的鲁棒性。 |
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发表于 2022-5-20 20:16:23
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