【正文】 熟地應用于機器人控制[17，18，19，20，21，22]、高速驅動裝置[23]、永磁同步電機[24]、硬盤伺服控制[25，26]、主動噪聲控制[27]以及飛行制導控制[28]等等。首先要根據(jù)系統(tǒng)輸出設計觀測器或濾波器估計干擾，然后利用這個的估計值來抵消(reject)干擾；控制的另一部分是對標稱系統(tǒng)（不考慮干擾信號）的鎮(zhèn)定器。 DOBC方法的發(fā)展與應用 近年來，基于干擾觀測的控制方法(DisturbanceObserverBased Control，簡稱為DOBC)方法已經(jīng)在實踐中得到了廣泛的應用。如果干擾描述為未知初值的中立型狀態(tài)空間方程（如[2]的輸出調節(jié)問題），則對某些對象不能反映干擾的一般性和復雜性；另一方面，如果干擾籠統(tǒng)地定義為范數(shù)有界（如[8]的H∞控制問題），則又有可能不能反映干擾的特殊性。因為由非線性H∞控制、非線性輸出調節(jié)控制等方法都只能保證干擾不出現(xiàn)的時候系統(tǒng)的穩(wěn)定性（而且大多是局部或者半全局穩(wěn)定性），因此研究在干擾出現(xiàn)時非線性系統(tǒng)的‘真實’或者‘完全’穩(wěn)定性已經(jīng)成為一個關鍵的理論問題。但是對于非線性系統(tǒng)來說，此結論往往并不成立。2） 在干擾出現(xiàn)時穩(wěn)定性難以保證。有些方法涉及的算法復雜，難以在線實現(xiàn)。盡管對于具有干擾的非線性系統(tǒng)的控制問題已經(jīng)取得了上述有效可行的研究成果，目前多數(shù)方法存在以下幾個缺陷：1） 有些方法的對象局限性比較大，比如遞推設計方法要求對象的特殊結構。對于實際應用來說，一個好的控制策略除了應該保證穩(wěn)定性和其他動、靜態(tài)性能，還應該具有容易實現(xiàn)的簡單結構、快速而收斂的算法和對于干擾噪聲、參數(shù)漂移和未建模動態(tài)的魯棒性能。對于具有未知干擾的非線性系統(tǒng)，情形要復雜得多。對于滿足某些中立微分方程的干擾輸入，人們提出了輸出調節(jié)控制理論，使得這類干擾可以補償[12]。另一方面，由于各種干擾噪聲廣泛地存在于系統(tǒng)的輸入和量測過程（比如機電系統(tǒng)的摩擦和負載變化、傳感器和執(zhí)行器的噪聲等等），因此對于干擾的抑制、補償和抵消近年來也成為一個控制界的研究熱點[8，9，10][1][11]。即使有時能得到較精確的模型，也因為過于復雜，在進行控制系統(tǒng)設計時，我們仍需要降階近似及非線性的線性化處理等?；跔顟B(tài)空間描述法的現(xiàn)代控制理論，它已經(jīng)不同于基于輸入輸出的經(jīng)典頻域法，而是以系統(tǒng)內部的狀態(tài)為研究對象，使得我們對系統(tǒng)的把握更為深刻、豐富和全面。近年來在非線性系統(tǒng)控制領域出現(xiàn)了一些有價值的專著。 具有干擾的非線性系統(tǒng)研究的背景和意義近年來，非線性控制理論已經(jīng)成為其中最活躍的研究領域之一。隨著相關信息科學的發(fā)展，控制理論研究的對象已經(jīng)從簡單的線性系統(tǒng)轉變?yōu)榫哂泄こ毯蛯嶋H背景的復雜系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的復雜性包括各種非線性動態(tài)、不確定性、狀態(tài)約束以及各種輸入信號或噪聲的干擾[1]。近十幾年來，隨著計算機科學與技術取得重大進展，為推動其他學科的進步提供了新的有利條件。第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭的需要促進了控制理論與技術的發(fā)展，至50年代末，經(jīng)典控制理論和應用技術進入一個新的發(fā)展階段，主要體現(xiàn)在：以Kalman濾波為代表的魯棒理論和系統(tǒng)辨識的進展。 observer design。 discretetime。關鍵詞：干擾抵消；干擾抑制；離散系統(tǒng)；非線性系統(tǒng)；觀測器設計；H∞控制；DOBC控制IVAbstractThe 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。當時滯比較嚴重時，會嚴重影響系統(tǒng)的正常運行，破壞控制品質。最后，對飛機控制系統(tǒng)的仿真，顯示了方法的有效性。通過集成傳統(tǒng)的控制器，使閉環(huán)系統(tǒng)在沒有參數(shù)和結構不確定性時漸近穩(wěn)定，在有未建模動態(tài)以及參數(shù)和結構的不確定性時滿足H∞控制性能指標。討論的被控對象和干擾子系統(tǒng)都含有參數(shù)和結構不確定性及未建模動態(tài)。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。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。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。論文的公布（包括刊登）授權東南大學研究生院辦理。本人電子文檔的內容和紙質論文的內容相一致。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。 東 南 大 學碩 士 學 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 導師姓名： XXX 教授申請學位級別 工學碩士 學科專業(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　學位授予單位 東 南 大 學 學位授予日期 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 SYSTEMSA Dissertation Submitted to Southeast UniversityFor the Academic Degree of Master of EngineeringBYXXXSupervised byXXXXXX School of Automation Southeast UniversityMarch 2007東 南 大 學 學 位 論 文 獨 創(chuàng) 性 聲 明本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導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或其它教育機構的學位或證書而使用過的材料。研究生簽名： 日 期： 東 南 大 學 學 位 論 文 使 用 授 權 聲 明東南大學、中國科學技術信息研究所、國家圖書館有權保留本人所送交學位論文的復印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。除在保密期內的保密論文外，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容。研究生簽名： 導師簽名： 日 期：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。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。通過引入依賴于調節(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計方法。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)和結構的不確定性，對此，本文研究了一種基于干擾觀測器設計和H∞控制的復合控制方法。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)和結構不確定性部分引起的干擾通過H∞控制抑制。對于非線性已知的情況，通過分離原理設計了降階觀測器來估計干擾，對于非線性未知的情況，設計了魯棒觀測器。在實際的工業(yè)控制工程中，不可避免會存在時滯問題。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方法的應用問題。 disturbance attenuation。 nonlinear system。 H∞ control；DOBC control目 錄摘 要 IAbstract 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)展與應用 3 本文的主要研究內容 4 本文的創(chuàng)新點 5第2章 預備知識 6 Lyapunov穩(wěn)定性 6 Lyapunov穩(wěn)定性定義 6 Lyapunov穩(wěn)定性基本定理 7 二次穩(wěn)定性 7 魯棒控制 8 H∞控制理論 9 觀測器理論 11 LMI概述 11 LMI定義 11 LMI標準化問題 12 Schur補充法 13 時滯系統(tǒng) 13 時滯對象、時滯控制與時滯系統(tǒng)概述 13 時滯控制的主要研究內容 14 時滯觀測器 15第3章 非線性離散系統(tǒng)基于干擾抵消的控制方法 17 引言 17 問題描述 17 觀測器設計 18 主要結論 19 結束語 22第4章 非線性離散系統(tǒng)的DOBC和H∞復合控制方法 24 引言 24 問題描述 24 非線性已知時的DOBC和H∞復合控制 25 降階觀測器的設計 25 非線性已知時的主要結論 27 非線性未知時的DOBC和H∞復合控制 32 非線性未知時的降階觀測器設計 32 非線性未知時的主要結論 33 仿真與分析 33 結束語 38第5章 非線性時滯離散系統(tǒng)的干擾抵消與抑制方法 39 引言 39 問題描述 39 觀測器設計 40 主要結論 41 結束語 44第6章 總結與展望 46 總結 46 存在的問題 46 干擾抑制和抵消研究展望 47參考文獻 48第1章 緒論第1章 緒論