【正文】 東 南 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 非線性離散系統(tǒng)的干擾抵消和 干擾抑制的研究 研究生 姓名： XXX 導(dǎo)師姓名： XXX 教授 申請學(xué)位級別 工學(xué) 碩 士 學(xué)科專業(yè)名稱 控制理論與控制工程 論文提交日期 2XXX年 X 月 X 日 論文答辯日期 2XXX年 X 月 X 日 學(xué)位授予單位 東 南 大 學(xué) 學(xué)位授予日期 20 年 月 日 答辯委員會主席 XXXXX 評 閱 人 XXXXXXXXXXXXXX RESEARCH OF DISTURBANCE REJECTION AND ATTENUATION FOR NONLINEA DISCRETETIME SYSTEMS A Dissertation Submitted to Southeast University For the Academic Degree of Master of Engineering BY XXX Supervised by XXXXXX School of Automation Southeast University March 2022 東 南 大 學(xué) 學(xué) 位 論 文 獨 創(chuàng) 性 聲 明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 研究生簽名： 日 期： 東 南 大 學(xué) 學(xué) 位 論 文 使 用 授 權(quán) 聲 明 東南大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)信息研究所、國 家圖書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布（包括刊登）論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布（包括刊登）授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理。 研究生簽名： 導(dǎo)師簽名： 日 期： I 摘 要 具有干擾的非線性系統(tǒng)的分析與綜合一直是控制理論的研究熱點。 本文基于 Lyapunov 穩(wěn)定性，以 DOBC 理論和 H∞ 控制理論為主要方法，以線性矩陣不等式（ LMI）為主要數(shù)學(xué)工具，討論了含干擾的非線性系統(tǒng)的干擾抑制與抵消的控制方法。 針對一類非線性離散系統(tǒng)，研究了一種基于干擾觀測器的控制方法。干擾信號表示為一個動態(tài)子系統(tǒng) ,可以涵蓋常值、諧波等信號。通過引入依賴于調(diào)節(jié)參數(shù)的 Lyapunov 函數(shù)基于線性矩陣不等式提出了降階干擾觀測器設(shè)計方法。通過集成傳統(tǒng)控制器，外部干擾可以被抵消，從而使閉環(huán)系統(tǒng)具有理想的控制性能。 由于在實際的控制工程中，廣泛的存在 對象的未建模動態(tài)以及參數(shù)和結(jié)構(gòu)的不確定性 ，對此，本文研究了一種基于干擾觀測器設(shè)計和 H∞ 控制的復(fù)合控制方法。討論的被控對象和 干擾子系統(tǒng)都含有參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定性及 未建模動態(tài) 。通過 DOBC 方法，外部確定的干擾部分可以被抵消，而由 未建模動態(tài)及 參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定性部分引起的干擾通過 H∞ 控制抑制。通過集成傳統(tǒng)的控制器，使閉環(huán)系統(tǒng)在沒有參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定性時漸近穩(wěn)定，在有 未建模動態(tài)以及參數(shù)和結(jié)構(gòu)的不確定性 時滿足 H∞控制性能指標(biāo)。對于非線性已知的情況，通過分離原理設(shè)計了降階觀測器來估計干擾，對于非線性未知的情況，設(shè)計了魯棒觀測器。最后，對飛機控制系統(tǒng)的仿真，顯示了方法的有效性。 在實際的工業(yè)控制工程中，不可避免會存在時滯問題。當(dāng)時滯比較嚴(yán)重時，會 嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運行，破壞控制品質(zhì)。所以在第五章中討論了在被控對象和控制輸入通道有時滯時， DOBC 方法的應(yīng)用問題。 關(guān)鍵詞 ：干擾抵消；干擾抑制；離散系統(tǒng)；非線性系統(tǒng)；觀測器設(shè)計； H∞ 控制； DOBC控制 II Abstract The disturbance rejection and attenuation problem is one of fields that have attacted much attention in the control theory fields and in the practice application. Based on Lyapunov stability, this paper discusses the disturbance rejection and attenuation problem for a class of nonlinear discretetime systems, in which DOBC control theory , Hinfinity control theory and LMI are important tools. The unknown external disturbances are supposed to be generated by an exogenous system. A new design scheme is presented for the reducedorder disturbance observers via LMIbased algorithms. By integrating the disturbance observers with conventional control laws, the disturbances can be rejected and the desired dynamic performances can be guaranteed. The disturbance rejection and attenuation problem is investigated for a class of uncertain nonlinear discretetime systems via the bined H∞ control and distanceobserverbased control. The unknown external disturbances are supposed to include two parts. One is generated by an exogenous system with uncertainty, which can represent the harmonic signals with a perturbation. Another is the classical signals used in H∞ control. Parametric uncertainties exist both in concerned plant and in exogenous system. By integrating the disturbance observers with conventional control laws, the disturbances can be rejected and the desired dynamic performances can be guaranteed. For the uncertain disturbances, H∞ control is applied to attenuate the disturbances. For the plants with known nonlinearity, it is shown that the reducedorder observer can be designed by using of the separation principle. For the uncertain nonlinearity, the problem can be reduced to a robust observer design problem. Finally, simulation for a flight control system is given to demonstrate the effectiveness of the results. In chapter five, the timedelay exits in both the nonlinear discretetime systems and disturbance systems. For this case, the timedelay observer is designed to solve the problem. Key words: disturbance rejection。 disturbance attenuation。 discretetime。 nonlinear system。 observer design。 H∞ control； DOBC control III 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................. II 目錄 .................................................................................................................................. III 第 1 章 緒論 ................................................................................................................... 1 具有干擾的非線性系統(tǒng)研究的背景和意義 ................................................ 1 具有干擾的非線性系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 ............................................................ 1 DOBC 方法的發(fā)展與應(yīng)用 ............................................................................... 2 本文的主要研究內(nèi)容 .................................................................................... 4 本文的創(chuàng)新點 ................................................................................................ 4 第 2 章 預(yù)備知識 ........................................................................................................... 5 Lyapunov 穩(wěn)定性 .............................................................................................. 5 Lyapunov 穩(wěn)定性定義 ............................................................................. 5 Lyapunov 穩(wěn)定性基本定理 ..................................................................... 6 二次穩(wěn)定性 ............................................................................................. 6 魯棒控制 ........................................................................................................ 7 H∞ 控制理論 ................................................................................