[发明专利]一种采用微分包含对机械系统进行统一控制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于工程控制技术领域的方法，具体是一种采用微分包含对机械系统进行统一控制的方法。

背景技术

许多的工程领域都需要用微分包含来研究系统的运动，Mazumder S.K.等人在《IEEE Transactions on Power Electronics》(IEEE杂志)(2001年第16卷第2期，第201-216页)上发表的“Theoretical and experimental investigation of thefast-and slow-scale instabilities of a DC-DC converter”(DC-DC变换器快慢不稳定性的理论与实验研究)，获得由于DC-DC开关变换器在运行中，其电路拓扑结构随时间随机改变，使其成为一个典型的分段光滑非线性动力学系统。又如RossI.M.等人在《第42届美国电器工程学会决策与控制学术会议的论文集》(2003年，第2210-2215页)上发表的“Unified computational framework for real-timeoptimal control”(实时最优控制的统一计算框架)，提出一个多代理可控动态系统的每一个代理的动态，都可用微分包含来描述其运动。Johansson K.H.等人在由Unbehauen H.2004年编辑《生命支持系统的百科全书》，上发表的“Modeling ofhybrid systems”(混杂系统模型)，提出带有传动装置的机械系统需要用微分包含来描述其运动。鉴于微分包含描述系统的广泛性，因此进入21世纪以来，这种描述再次受到控制界的重视，并成为研究的热点之一。

2006年Goebel R.等人在《IEEE Transactions on Automatic Control》(IEEE杂志)(2006年第51卷第4期，第661-666页)上发表的“Conjugate convexLyapunov functions for dual linear differential lnclusions”(双重线性微分包含系统的共轭凸锥李亚普洛夫函数)，应用凸分析研究线性微分包含系统和它的对偶的稳定性。Hu在《Automatica》(自动化杂志)(2007年第43卷第4期，第685-692页)上发表的“Nonlinear control design for linear differential inclusions via convexhull of quadratics”(通过凸锥二次函数设计线性微分包含非线性控制器)，利用凸锥二次函数构造非线性状态反馈控制律，提出了鲁棒镇定线性微分包含系统的非线性控制器的设计方法。由Isidori A.撰写，施普林格出版社，1995年出版专著《Nonlinear Control Systems》(非线性控制系统)，提出若仿射非线性系统

对于任意x∈Rⁿ，相对阶r＝n，且分布G＝span(g(x))是对合的，那么存在一个微分同胚将此非线性系统转化成反馈线性化的系统。这类非线性系统在控制领域中起着重要的作用。反馈线性化的微分包含系统是反馈线性化系统的推广，由于它结构较简单，又可以用来表示许多实际的系统，例如机械系统、气动系统及飞行控制系统等，所以对这类微分包含系统进行研究具有非常重要的意义。但是现有的技术仅仅在理论上对微分包含系统进行分析，或者在实验室内模拟微分包含系统的模型。也有在工业生产上尝试使用的微分包含系统，但是这些微分包含系统只能通过一个控制器控制单一对象。如果应用在一个较复杂的控制系统中的话，那控制器的设计将是非常多而且不便于控制的，达不到精确控制的效果。这样距离将微分包含系统真正实施到自身产业中去存在着极大的差距。因为无论多么优秀的方法，如果无法和工业生产相结合，就无法产生经济效益，不可能推动社会的发展。

发明内容