基于离线状态观测器的ＬＰＶ系统预测控制

2014年03月17日17:19:55 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

摘　　　要：针对多包描述的约束ＬＰＶ系统，当系统状态不可观测时，给出一种离线状态观测器的设计方法，通过证明由观测器误差构成的自治系统是鲁棒稳定的，保证了观测器输出将较终收敛于系统状态真实值。基于状态观测器，对于系统的观测状态引入参数Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数，通过求解无穷时域ｍｉｎｍａｘ优化问题给出鲁棒输出反馈预测控制律，并证明了算法的可行性和系统的闭环稳定性。与传统观测器设计方法相比，离线状态观测器设计方法有效的降低了在线计算量，同时采用参数Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数的设计算法，在满足系统约束的情况下及稳定性的条件下减少了设计的保守性，并对不确定参数有更好的鲁棒性。仿真结果验证了算法的有效性。

关　键　词：状态观测器；鲁棒预测控制；ＬＰＶ系统；参数Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数

１　引　言

非线性预测控制已被广泛应用于各个工业领域［１３］。为简化问题，常采用ＬＰＶ模型近似非线性系统以降低计算量，随着对非线性系统的重视，ＬＰＶ系统的预测控制问题也倍受关注［４７］。

目前，大多基于鲁棒预测控制的ＬＰＶ控制算法均以状态可测作为假设条件［８１０］，当系统状态不可测时需要设计观测器，针对观测状态设计控制律［１５］。在文献［１６，１７］中采用离线ＬＭＩ求解ｍｉｎｍａｘ问题，提出鲁棒输出反馈预测控制并给出稳定性条件；文献［１８］考虑了未来输入和状态受到观测器误差的影响，设计了输出反馈预测控制器；文献［１９，２０］在处理约束时考虑了观测器的影响，给出直接约束鲁棒预测控制。

本文针对状态不可观测的约束ＬＰＶ系统，首先离线设计状态观测器，并证明了观测器的鲁棒稳定性；随后对于带有观测器的ＬＰＶ系统引入基于参数的Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数降低了保守性，得到鲁棒预测控制律，并分析了所得控制器闭环系统的稳定性；较后仿真实验验证了算法的有效性。

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