考虑状态时滞的SISO非线性系统输出干扰解耦控制.pdf

Proceedingsofthe26thChineseControlConference
July26-31,2007,Zhangjiajie,Hunan,China

考虑状态时滞的SISO非线性系统输出干扰解耦控制

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宾洋，陈恳，陈娜娜
1.清华大学精密仪器与机械学系,北京100084
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2.清华大学汽车工程系,北京100084
E-mail:[e-mail]

摘要：针对一类状态变量存在时滞的单输入-单输出(SISO)非线性系统输出干扰解耦问题，本文首先应用时滞算子
描述该状态时滞SISO非线性系统，在此基础上利用扩展李导数、扩展李括号导出系统输出干扰解耦的充分必要条件，
从而实现其解耦子系统的输入-输出线性化，并且给出干扰可测和不可测两种情况下的解耦反馈控制律，最后通过算
例验证其有效性。
关键词：非线性系统，时滞算子，扩展李导数，扩展李括号，输出干扰解耦

OutputDisturbanceDecouplingControlofSISONonlinear
SystemswithTimeDelayinStateVariable
BinYang1,ChenKen1,ChenNana2
1.DepartmentofPrecisionInstrumentsandMechanics,TsinghuaUniversity,Beijing,100084,P.R.China
E-mail:[e-mail]
2.DepartmentofAutomotiveEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing,100084,P.R.China
E-mail:[e-mail]
Abstract:Inthispaper,theoutputdisturbancedecouplingproblem(ODDP)forasingleinputsingleoutput(SISO)nonlinear
systemswithtimedelayinstatevariableisstudied.Thetimedelayoperatorisaddressedandusedtodescribethenonlinear
timedelaysystems.Then,thenecessaryandsufficientconditionsforODDPareachievedbyapplyingextensionLiederiva-
tiveandextensionLiebracket,andtheinput-outputlinearizationofdecouplingsubsystemisalsorealizedatthesametime.
Furthermore,twodecouplingfeedbackcontrolalgorithmsunderthedisturbanceisavailableandunavailableformeasure-
mentsarediscussed.Atlast,theeffectivenessofalgorithmsisverifiedbyanillustration.
Keywords:Nonlinearsystems,timedelayoperator,extensionLiederivative,extensionLiebracket,outputdisturbancede-
coupling

些方法不仅需要满足较为复杂且严格的数学条件，而
1引言(Introduction)且解耦后的子系统仍维持原有的非线性形式，因此不
在一般的实际工程领域中，很多时候必须解决既利于后续步骤中控制器的设计。
具有非线性特性，同时还受到时间滞后、外界干扰影本文基于时滞算子的概念，针对一类状态变量存
响的工业系统，比如：汽车制动系统的响应时滞、化在时滞的SISO非线性系统输出干扰解耦问题，首先
工过程系统的传输时滞等等。但由于非线性系统本身利用扩展李导数、扩展李括号，研究了系统输出干扰
存在的复杂性和多样性，以及时滞、干扰因素带来的解耦的充分必要条件，以实现其解耦子系统的输入-
影响，因此，对具有时滞影响的非线性系统研究一直输出线性化。在此基础上，进一步讨论了在干扰可测
是控制界的一个重要课题。YawiA等提出一种积分和不可测两种情况下，非线性系统解耦反馈控制律的
状态变换[1]，实现了时滞线性控制系统的设计。高存求解方法，最后通过算例验证其有效性。
臣等采用滑模变结构控制方法，讨论了时滞非
(SMC)2问题描述(Proble