一类非线性非最小相位系统的性能极限及其应用研究

目前非线性非最小相位系统的研究大多集中在控制律设计上，对系统性能极限的研究很少，这很难满足航空或工业控制领域中日益增长的对非线性非最小相位系统内在品质分析和系统综合设计的需求。因此本项目针对一类非线性非最小相位系统性能受限的问题，旨在从更多的内在品质方面，深入研究不稳定零动态对系统性能的内在约束机制，揭示这类系统性能受限的内在机理，给出系统的性能极限和设计约束，为系统分析和综合提供理论依据。具体包括:一类非线性非最小相位系统的时域频域性能受限机理与性能极限研究、系统一致渐进稳定判据研究、系统鲁棒稳定性和性能鲁棒性的描述方法与受限机理研究以及这些研究成果在飞行控制系统中的应用。主要的研究方法是将非线性非最小相位系统转化为线性时变系统，利用线性时变系统的微分代数谱理论对系统的性能、稳定性及其鲁棒性展开研究，最终给出这些内在品质的定量描述方法与受限机理分析，并与线性系统中的相关结论比较。

本项目针对航空或工业控制领域一类非线性非最小相位系统性能受限的问题，研究了不稳定零动态对系统性能的内在约束机制，揭示这类系统性能受限的内在机理，给出系统的性能极限和设计约束，为系统分析和综合提供理论依据。具体给出了一类非线性非最小相位系统的时域频域性能受限机理与性能极限、系统鲁棒稳定性和性能鲁棒性的描述方法与受限机理研究，定量推导出了典型非最小相位系统的H2型性能极限和不稳定零动态对系统稳定性的影响，进行了时域性能极限分析；对于典型飞行控制系统, 其H2型性能极限还与参考信号和非最小相位零点的方向夹角有关, 并采用两种方法, 分析并计算出了纵向飞行控制系统的H2型性能极限和渐进稳定性；开展了针对同时具有匹配和不匹配不确定性的非最小相位非线性系统的自适应控制方法和控制性能极限验证研究；得出了控制非线性非最小相位系统的最小能量等于镇定不稳定零动态系统的能量的性能极限结论;并将这些研究成果在无人飞翼布局飞行器、超声速飞行器、水上飞机、无人直升机飞行控制系统中的应用，形成了非线性非最小相位系统内在品质的定量描述方法，并与线性系统中的相关结论比较。发表标注该基金资助号所发表的论文22篇，被EI收录的论文有16篇，被ISTP收录的论文有1篇。发表标注该基金资助号的期刊论文8篇，其中国际期刊论文6篇；发表标注该基金资助号的会议论文14篇，其中国际会议论文14篇；申请并受理了国家发明专利4项；培养了博士毕业生5名、硕士毕业生2名；指导的博士生浦志强以标有标注该基金资助号的论文，获第Proceedings of the 10th World Congress on Intelligent Control and Automation (WCICA 2012)会议优秀论文奖。