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—— 第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼 ——

  任何实际工程控制系统的执行器都不可避免地受到饱和非线性的约束。由于这类约束的存在,使得按照理论计算的控制信号不能准确地施加在控制对象上,从而导致闭环系统性能的降低甚至失稳。因此,研究具有饱和非线性约束的控制系统的设计问题具有极其重要的工程意义和理论上的挑战性。

  在青年科学基金项目的资助下,项目负责人周彬及其合作者在深入研究前人工作的基础上,系统地提出了一种参量Lyapunov设计方法,在统一框架下解决了执行器具有饱和非线性的控制系统的一系列控制器设计问题。主要创新点包括:

  (1) 对于具有饱和非线性的多项式不稳定控制系统,提出了鲁棒低增益反馈控制器设计的参量Lyapunov方法;

  (2) 对于具有饱和非线性与时滞特征的控制系统,提出了全局和半全局镇定控制器设计的参量Lyapunov方法;

  (3) 对于具有饱和非线性的时滞双积分器系统和多项式不稳定系统,提出了全局镇定与受限跟踪非线性控制器设计的参量Lyapunov方法;

  (4) 运用所提出的参量Lyapunov方法,构造了具有饱和非线性执行器的航天器轨道交会控制系统的反馈控制器。

  在本项目资助下,以周彬为第一作者发表的SCI学术论文30篇。

  该项目的研究成果得到了国际学术界一定程度上的肯定,所提出的基于参量Lyapunov设计方法的低增益反馈以及具有饱和非线性的多项式不稳定系统的非线性全局镇定控制律等,被国内外学者作为基本引理和基本方法加以引用 (见[Yuan and Qu, EJC, 2011, 17(2): 172-179],[Wang and Saberi et al, IJRNC, DOI: 10.1002/rnc.1767],[Wang and Saberi et al, Automatica, 48:2633-2639]和[Shakev et al, JIRS, 65(1-4): 389-408] 等)。“具有饱和非线性的控制系统设计的参量Lyapunov方法及其应用”获2012年度全国优秀博士学位论文;“具有约束非线性与时滞的控制系统设计的参量Lyapunov方法”获“第十二届黑龙江省自然科学技术学术成果奖”;基于本项目的研究成果,周彬入选了2011年度教育部“新世纪优秀人才支持计划”。

  以本项目的研究工作为基础,周彬及其合作者进一步提出了基于截断预估器的控制方法,该方法对于时滞系统的控制和约束控制非常有效;2012年获得了科学基金“青年-面上连续资助项目”的资助;目前已有一篇相关的文章发表在Automatica。

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