控制时滞线性系统最优跟踪控制设计

"基于观测器的控制时滞线性系统的最优跟踪控制 (2007年)" 本文主要探讨了控制时滞线性系统的最优跟踪控制问题，这是一个在工程技术领域中的重要研究课题，尤其对于自动化和控制理论有着深远的影响。时滞现象在实际的控制系统中广泛存在，如机械传动、化学反应过程以及网络控制等，它可能导致系统稳定性下降、性能恶化。作者张城明、唐功友和白玫来自中国海洋大学信息科学与工程学院，他们在2007年的《电机与控制学报》第11卷第3期上发表了这篇论文。 文章首先对控制时滞系统进行了处理，通过一定的转换方法将其转化为无时滞系统。这种转化旨在简化问题的复杂性，使得后续的分析和控制设计更为可行。接下来，作者将最优跟踪问题转化为一个等价的最优调节问题。在控制理论中，最优调节问题通常涉及最小化某个性能指标（如能量消耗或输出偏差的平方和），同时确保系统的稳定性和跟踪性能。 为了解决这一问题，论文提出了一种包含动态观测器的前馈-反馈最优跟踪控制律。动态观测器的设计是控制理论中的关键技术，它能够估计系统状态，尤其是那些无法直接测量的状态变量。在本文中，观测器不仅用于估计状态，还用于解决前馈补偿器状态物理不可实现的问题。前馈控制是一种根据预测的未来状态来调整控制输入的方法，但当某些状态无法直接获取时，观测器可以提供必要的信息。 通过求解Riccati方程，作者得到了控制律的具体形式。Riccati方程在最优控制问题中扮演核心角色，它可以用来计算最优控制策略，确保系统性能达到最优。在这种情况下，Riccati方程的解被用来设计前馈和反馈控制部分，以实现最优跟踪控制。 为了验证所设计控制律的有效性，作者进行了仿真实验。这些实验结果证实了提出的最优跟踪控制策略能够在有控制时滞的线性系统中有效地改善系统的跟踪性能，并保证了系统的稳定性。此外，通过参考输入状态观测器的构建，确保了前馈补偿器的可行性，即使在物理实现上存在挑战的情况下。 这篇论文对控制时滞线性系统的最优跟踪控制问题进行了深入研究，提出了创新的控制策略，包括动态观测器和前馈-反馈控制律，为解决此类问题提供了有价值的理论指导和技术支持。其研究成果对于提升实际系统控制性能、克服时滞影响具有重要的实践意义。