突变控制及其在水下潜器中的应用.pdf

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1、第25卷第5期哈尔滨工程大学学报Vol.25N.52004年10月Journalof~arbinEngineeringUniversityOct.2004突变控制及其在水下潜器中的应用孙尧，汤丽平，李雪莲（哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001）摘要：针对非线性控制系统中的突变现象，提出了突变控制法.基于突变理论的突变控制是控制理论的一个全新方向，为了在系统期望的位置，通过适当的控制建立具有理想特性的突变，应用能够保持系统原有的平衡点不变的冲失滤波器，实现有效的突变控制.给出了在水下潜器中应用的具体实例，阐述该方法的具体应用及其实现步骤.突变控制不仅可以解决喷气发动机

2、的压缩系统的延迟、高入射飞行、电力系统电压的暂态性、磁场系统、热对流环、心节律等相关问题，并且可以作为系统临近崩溃或突变的信号，以便更好地监测和控制整个系统，应用前景十分广阔.关键词：突变控制；冲失滤波器；非线性系统中图分类号：TP13文献标识码：A文章编号：1006-7043（2004）05-0569-05CatastrophecontrolanditsapplicationsinsubmersiblesSUNYao，TANGLi-ping，LIxue-lian（SchoolofAutomation，~arbinEngineeringUniversity，~arbin15000

3、1，China）Abstract：Becauseofthecatastrophephenomenainnonlinearcontrollingsystems，catastrophecontrolbasedoncatastrophetheoryisemergingasanewareaforcontroltheory.Inordertocreateacatastrophewithpreferredpropertiesatadesiredlocationbyappropriatecontrol，awashoutfilterwaspresentedandappliedtopreserve

4、theoriginaleCuilibriumofasystem，anditsapplicationonasubmersiblewasgiventoillustratetheprocess.Catas-trophecontrolhasapplicationtocontrolproblemsinthestallofthecompressionsysteminjetengines，highinci-denceflights，voltagecollapseinpowersystemsandheartrhythms，anditmayprovideanewwayofdesigningwarn

5、ingsignalsforimpendingcollapseorcatastropheformonitoringandcontrolpurposes.Catastrophecontrolhasabrightfutureinapplication.Keywords：catastrophecontrol；washoutfilter；nonlinearsystem［6］近年来，人们对有突变现象的非线性动力系统中，如某水下潜器的失事是由于排气阀被打开而的研究产生了极大的兴趣.突变控制有广阔的应用无人察觉，导致整个系统的瞬间突变.如果利用突变［1，2］前景.通常所说的突变控制是指设计能改变

6、非控制方法，在艇内氧气的密度小于一定的数值时产线性系统突变特性的控制器，以实现某些期望的动生突变警告，将会阻止此类事故的发生.冲失滤波器［3!5］态特性.主要方法是延迟固有的突变或使其突辅助方法已经被应用于控制临界点的位置和稳定变稳定.本文要研究的突变控制问题，是通过适当的性［7］，利用冲失滤波器可以设计有效的突变控制方控制在最佳位置建立具有理想特性的突变，这种突法［8!11］.变控制源于实际应用的需要，引进新的突变对于系统输出是有益的，可以作为新的、理想的操作条件，1突变理论也可以与系统本身的动态特性结合，扩大系统参数一般非线性系统的微分方程组为取值范围来扩展操作范围（用传统控

7、制方法无法扩·X=F（!，!），（1）大参数范围）.式中：!=（O，O，⋯，O）Tn是状态变量，!=12n!R突变现象普遍存在于工程应用中的非线性系统（，，⋯，）Tm是控制变量，"=（f，f，!1!2!m!R12收稿日期：2004-01-06.⋯，f）TZRn>Rm"Rn，是状态变量对于时间的变作者简介：孙尧（1963-），男，教授，博士生导师.n·570·哈尔滨工程大学学报第25卷化率函数.首先对系统进行奇异性分析，奇异点由如2静态反馈控制下方程得到：F（X，!）=0，（2）7