事件触发机制的广义系统控制器的设计与仿真(附件)【字数：14584】
在传统的生产生活和工程领域的应用中，控制器作为系统状态的执行器，通常对输入输出的状态，系统工作的稳定性有着较高的要求。但是一般在实际的工程领域中，控制器的外部环境存在扰动，以及系统本身的不确定性。在工程的实际应用中，传统的控制器已经不在适应许多特殊的场合，如外部存在干扰的环境，使得系统的稳定性难以保证。随着工程实践技术以及科学理论的快速发展，人们对状态反馈控制器越来越重视并使其得到了极大的完善。传统的控制器主要采用周期性触发机制，存在着运算高，时间长，执行次数多，浪费能源的缺点。本文着重研究基于事件触发机制的控制器，事件触发机制的基本思想就是在保证闭环系统具有一定性能的条件下，只要预先设定好的事件触发条件满足要求，控制任务随即被执行，或者简单的概括为事件触发控制就是让控制任务“按需”来执行，同时保证系统具有一定的性能。在现实的生产生活中，人们发现，广义系统理论比用线性正常的系统理论在描述实际应用中经常遇到的一些系统来的更加方便，精确。所以，广义系统是描述实际系统的十分重要的理论工具，人们对广义系统控制器的研究具有非常重要的理论意义以及应用前景。 在本文中，我们考虑了具有事件触发机制的一类广义系统的控制器设计，给出使得系统达到稳定的状态反馈控制器的设计方法。同时利用Matlab线性矩阵不等式工具箱和Matlab Simulink工具箱作为使用的软件工具，通过具体的例子给出系统的仿真结果和仿真图，从而说明设计方法的有效性。关键词事件触发机制；广义系统；控制器；Matlab
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 状态反馈控制器的概述 1
1.2.1 状态反馈系统的特性 2
1.2.2 极点配置 7
1.3 事件触发机制的研究现状 7
1.3.1 离散事件触发机制 8
1.3.2 连续事件触发机制 8
1.3.3 分布式触发机制 8
1.3.4 自触发机制 9
1.4 广义系统的发展过程以及相关理论的研究现状 9
1.4.1广义系统控制问题 11
1.4.2 广义矩阵系统的相关研究问题 12
1.5 课题主要研究内容 13 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1.6 小结 14
第二章 基于事件触发机制的广义系统控制器设计原理 15
2.1 状态反馈控制的定义及结构 15
2.2 事件触发机制原理 16
2.3 稳定性及李亚甫诺夫方法 16
2.4广义系统的基本原理 19
第三章 基于事件触发机制的广义系统控制器设计与仿真 21
3.1 具有事件触发方案的广义系统建模 21
3.2 广义系统的事件触发稳定 22
3.3 数值举例 27
3.4 结论? 33
结论与展望 34
致 谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
在工程应用和工业过程控制中，PID控制是最早最强大的控制方法，也是最通用的控制方法。目前，为人们所熟悉的PID控制理论主要发展于19151940年期间。PID控制有着易于操作，结构简单以及对模型误差具有鲁棒性等优点，因此依然被广泛用于电力、轻工业、机械和冶金化工行业等工业控制中。据日本电器工业协会高级调控趋势调查委员会统计，日本约有90％的控制回路采用PID控制。一份控制工程杂志的调查显示，在美国有超过90%的工业控制也是采用的PID控制。并且，目前的PID调节器在国内的应用也更加广泛。但是随着工业装置的复杂性越来越高，控制回路逐渐的增加，操作性越来越复杂，PID控制器的参数往往难以达到令人满意的理想状态，影响回路控制效果，对产品的质量，原料的消耗等都会带来不利的结果。
目前，针对控制器在实际应用中所遇到的各种问题，人们提出了事件触发机制和广义系统概念的方法，来解决控制器在实际应用中所面临的复杂性和不稳定性。相比于传统的周期性触发机制，事件触发机制有着运算量更低，能耗更少的优点。并且，对于控制器在实际应用中遇到的问题复杂化越来越高，广义系统理论比线性正常系统在实际应用中描述系统更为方便和准确。所以，对广义系统理论的进一步研究有着巨大的现实意义和应用前景。
1.2 状态反馈控制器的概述
随着观测器与状态估计方法的不断的发展壮大，卡尔曼布什滤波方法的出现以及计算机仿真技术的不断成熟，状态反馈控制方法在这段时期得到了广泛应用。科学技术的不断发展，让人类在许多仪器硬件上研究已经达到了非常精确的水平，在目前的几十年里，如果没有重大的科技进步或者重大的科学发现，人们已经很难再仪器的硬件上在取得突破了。所以，很多科研人员已经将工作的重心转移到软件的发展上来。在工程实际的应用中，在工程实际应用中，许多工程的软件是控制系统，系统的状态变量从比例部分输入到输入，这种反馈是状态反馈。系统的状态变量可以显示系统的内部特性，不需要知道系统的内部结构。因此，与传统的输出反馈相比，状态反馈控制可以更好，更有效地控制系统，使其能够正常工作。然而，由于状态变量不是由外部系统直接测量的，所以这使得状态反馈技术比实现过程中的输出反馈更复杂。状态反馈变量不影响原始系统的可控性，但可能会改变系统的可观察性。只要原始系统是可控的，可以通过选择适当的反馈增益矩阵K来移植具有状态反馈的闭环系统的极点。这不能通过传统的输出反馈控制达到。
现代控制理论的重要组成部分包括状态反馈，其在实际的工程应用中处于十分重要的地位。自上世纪50年代末以来，随着科学技术的发展和生产实际的需要，多输入输出的控制系统，时变系统以及非线性控制系统出现了。许多学者通过计算机技术和现代数学相关理论的手段，使得现代控制理论得到了进一步的完善。状态反馈控制器具有可控性，可观性以及稳定性的优点。基于以上优点，状态反馈控制器在现代得到了极大的发展与完善。比如空间机器人的多体系统，自主控制等。智能材料的及时预报缺陷损伤，自我加强等功能。医学控制中血管内放置的“聪明药”具有对可能发生阻塞的部位进行修通的作用。
1.2.1 状态反馈系统的特性
控制系统的最基本的结构是一个反馈控制系统，由一个控制系统和一个实现反馈控制定律的反馈回路组成。 在经典控制理论中，反馈所需要的信号通常来源于输出信号，反馈的形式是输出反馈。状态反馈在现代控制理论中是基本的反馈形式。能控性、能观测性和镇定性对于状态反馈系统来说具有十分重要的意义。
可控性
Kalman[1]在1960年首先提出来系统的可控性和可观性的观点，他的这种观点是最优估计和状态反馈控制等相关理论的基础。其中状态空间表达式表明了系统状态方程与输入输出方程之间的关系，从而能够组合成对某一个系统整体的动态描述，以便使得人们能分析更加复杂的系统。
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 状态反馈控制器的概述 1
1.2.1 状态反馈系统的特性 2
1.2.2 极点配置 7
1.3 事件触发机制的研究现状 7
1.3.1 离散事件触发机制 8
1.3.2 连续事件触发机制 8
1.3.3 分布式触发机制 8
1.3.4 自触发机制 9
1.4 广义系统的发展过程以及相关理论的研究现状 9
1.4.1广义系统控制问题 11
1.4.2 广义矩阵系统的相关研究问题 12
1.5 课题主要研究内容 13 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1.6 小结 14
第二章 基于事件触发机制的广义系统控制器设计原理 15
2.1 状态反馈控制的定义及结构 15
2.2 事件触发机制原理 16
2.3 稳定性及李亚甫诺夫方法 16
2.4广义系统的基本原理 19
第三章 基于事件触发机制的广义系统控制器设计与仿真 21
3.1 具有事件触发方案的广义系统建模 21
3.2 广义系统的事件触发稳定 22
3.3 数值举例 27
3.4 结论? 33
结论与展望 34
致 谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
在工程应用和工业过程控制中，PID控制是最早最强大的控制方法，也是最通用的控制方法。目前，为人们所熟悉的PID控制理论主要发展于19151940年期间。PID控制有着易于操作，结构简单以及对模型误差具有鲁棒性等优点，因此依然被广泛用于电力、轻工业、机械和冶金化工行业等工业控制中。据日本电器工业协会高级调控趋势调查委员会统计，日本约有90％的控制回路采用PID控制。一份控制工程杂志的调查显示，在美国有超过90%的工业控制也是采用的PID控制。并且，目前的PID调节器在国内的应用也更加广泛。但是随着工业装置的复杂性越来越高，控制回路逐渐的增加，操作性越来越复杂，PID控制器的参数往往难以达到令人满意的理想状态，影响回路控制效果，对产品的质量，原料的消耗等都会带来不利的结果。
目前，针对控制器在实际应用中所遇到的各种问题，人们提出了事件触发机制和广义系统概念的方法，来解决控制器在实际应用中所面临的复杂性和不稳定性。相比于传统的周期性触发机制，事件触发机制有着运算量更低，能耗更少的优点。并且，对于控制器在实际应用中遇到的问题复杂化越来越高，广义系统理论比线性正常系统在实际应用中描述系统更为方便和准确。所以，对广义系统理论的进一步研究有着巨大的现实意义和应用前景。
1.2 状态反馈控制器的概述
随着观测器与状态估计方法的不断的发展壮大，卡尔曼布什滤波方法的出现以及计算机仿真技术的不断成熟，状态反馈控制方法在这段时期得到了广泛应用。科学技术的不断发展，让人类在许多仪器硬件上研究已经达到了非常精确的水平，在目前的几十年里，如果没有重大的科技进步或者重大的科学发现，人们已经很难再仪器的硬件上在取得突破了。所以，很多科研人员已经将工作的重心转移到软件的发展上来。在工程实际的应用中，在工程实际应用中，许多工程的软件是控制系统，系统的状态变量从比例部分输入到输入，这种反馈是状态反馈。系统的状态变量可以显示系统的内部特性，不需要知道系统的内部结构。因此，与传统的输出反馈相比，状态反馈控制可以更好，更有效地控制系统，使其能够正常工作。然而，由于状态变量不是由外部系统直接测量的，所以这使得状态反馈技术比实现过程中的输出反馈更复杂。状态反馈变量不影响原始系统的可控性，但可能会改变系统的可观察性。只要原始系统是可控的，可以通过选择适当的反馈增益矩阵K来移植具有状态反馈的闭环系统的极点。这不能通过传统的输出反馈控制达到。
现代控制理论的重要组成部分包括状态反馈，其在实际的工程应用中处于十分重要的地位。自上世纪50年代末以来，随着科学技术的发展和生产实际的需要，多输入输出的控制系统，时变系统以及非线性控制系统出现了。许多学者通过计算机技术和现代数学相关理论的手段，使得现代控制理论得到了进一步的完善。状态反馈控制器具有可控性，可观性以及稳定性的优点。基于以上优点，状态反馈控制器在现代得到了极大的发展与完善。比如空间机器人的多体系统，自主控制等。智能材料的及时预报缺陷损伤，自我加强等功能。医学控制中血管内放置的“聪明药”具有对可能发生阻塞的部位进行修通的作用。
1.2.1 状态反馈系统的特性
控制系统的最基本的结构是一个反馈控制系统，由一个控制系统和一个实现反馈控制定律的反馈回路组成。 在经典控制理论中，反馈所需要的信号通常来源于输出信号，反馈的形式是输出反馈。状态反馈在现代控制理论中是基本的反馈形式。能控性、能观测性和镇定性对于状态反馈系统来说具有十分重要的意义。
可控性
Kalman[1]在1960年首先提出来系统的可控性和可观性的观点，他的这种观点是最优估计和状态反馈控制等相关理论的基础。其中状态空间表达式表明了系统状态方程与输入输出方程之间的关系，从而能够组合成对某一个系统整体的动态描述，以便使得人们能分析更加复杂的系统。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1225.html
