毕业设计-发电厂计算机监控系统设计

毕业设计论文发电厂计算机监控系统设计系别: 机电工程系专业名称: 自动化专业学号:学生姓名:指导教师:指导单位:完成时间: 2011年5月1日电子科技大学中山学院教务处制发电子科技大学中山学院毕业设计（论文）任务书系别：自动化工程系专业：06自动化学生姓名：文文网学号：设计(论文)题目：发电厂计算机监控系统设计起迄日期:设计(论文)地点:电子科技大学文文网络学院指导教师:专业教研室负责人:发任务书日期:2008年10月15日毕业设计（论文）任务书线性时滞系统的稳定性分析及仿真摘要稳定是实际系统正常运行的前提，稳定性问题历来是研究系统控制理论的一个重要课题。

时滞是自然界中广泛存在而又不可避免的一种现象。

时滞的存在使得系统的分析和综合变的更加复杂和困难，同时时滞往往是系统不稳定的根源，因此分析时滞系统的稳定性有着理论和实际的意义。

本文介绍了时滞系统的工程背景、应用和意义。

简要地描述了控制系统稳定性、时滞系统的基本原理以及时滞系统的建模。

其中包括了对控制系统的分析方法，对时滞系统的Lyapunov泛函方法和计算机仿真方法及建模进行了简单的说明。

主要研究了线性时滞系统的稳定性问题。

通过Lyapunov泛函、代数方法和分析方法对时滞系统的进行分析，然后对时滞系统的稳定性问题进行MATLAB仿真，并绘制出不同系统的状态响应曲线，用来判断不同系统的稳定性。

最后对本文进行总结和对时滞系统研究的展望。

关键词：线性时滞系统；稳定性；Lyapunov泛函；仿真Stability Analysis and Simulation of Linear Systems With DelayAbstractStabilization is the premise of practical systems normal operation and the stabilization is a significant issue for systems control theory. The time delay is an ubiquitous phenomenon in nature. It brings more complexity and trouble in analysis and synthesis, also it result in instability of systems. Thus, it is essential that analysis the stability of systems with time delay.This article introduced the time-delay systems engineering background, application and significance. given a brief description of the stability of control systems, the basic principles and mathematic models of time-delay systems, Including analysis methods of control systems, Lyapunov methods of time-delay systems and a concise illustration of computer modeling and simulation.This article dissertation focuses on the stability problems of linear time-delay system. Through Lyapunov functional, algebraic methods and analysis methods to discuss time-delay systems , then ,issues MATLAB instruction for simulating the time-delay system stability, and maps out the response curves of state of different systems for determining the stability of different systems.Finally , took down the final summary of the paper and look ahead on research of time-delay systems.Key word: linear systems with delay; stability; Lyapunov function; Simulation目录1 绪论 (1)1.1 时滞系统的研究背景 (1)1.2 时滞系统（TDS）的应用和意义 (2)1.3 论文的主要工作及结构安排 (2)2 时滞系统的研究方案 (4)2.1 时滞系统的数学描述及其分类 (4)2.2 时滞系统稳定性分析的基本理论 (5)2.2.1 李雅普诺夫稳定性理论 (5)2.2.2 时滞系统的固定模型转化 (7)2.3 时滞系统的模型建立 (7)2.3.1 计算机仿真及建模 (7)2.3.2 实例算法的应用 (9)3 线性时滞系统的稳定性分析 (12)3.1 控制系统的状态空间描述 (12)3.2 线性系统的基本概念............................ 错误！未定义书签。

3.2.1 线性系统的状态空间表达式................. 错误！未定义书签。

3.2.2 线性系统的动态结构图..................... 错误！未定义书签。

3.2.3线性时滞系统的分类....................... 错误！未定义书签。

3.3 连续时间线性时滞系统的稳定性.................. 错误！未定义书签。

3.3.1 连续线性时滞系统的基本定理............... 错误！未定义书签。

3.3.2 广义线性连续时滞系统的稳定性............. 错误！未定义书签。

3.3.3 连续线性时滞系统的镇定问题............... 错误！未定义书签。

3.4 离散时间线性时滞系统的稳定性.................. 错误！未定义书签。

3.4.1 离散线性时滞系统的基本定理............... 错误！未定义书签。

3.4.2 广义线性离散时滞系统的稳定性............. 错误！未定义书签。

3.4.3离散线性时滞系统的镇定问题............... 错误！未定义书签。

4 线性时滞系统稳定性实例仿真分析...................... 错误！未定义书签。

5 总结与展望.......................................... 错误！未定义书签。

5.1 总结.......................................... 错误！未定义书签。

5.2 展望.......................................... 错误！未定义书签。

参考文献.. (14)致谢................................................. 错误！未定义书签。

1 绪论1.1 时滞系统的研究背景自十八世纪在弦振动中引入时滞系统至今，对含有时滞的系统的研究己将近一百年。

时滞产生的原因有很多,如:系统变量的测量(复杂的在线分析仪)、长管道进料或皮带传输、缓慢的化学反应过程等都会产生时滞。

时滞常见于电路、光学、神经网络、生物环境及医学、建筑结构、机械等领域,由于应用背景广泛,受到很多学者的关注。

从理论分析的角度来看,在连续域中,时滞系统是一个无穷维的系统,特征方程是超越方程,有无穷多个特征根,而在离散域中,时滞系统的维数随时滞的增加按几何规律增长,这给系统的稳定性分析和控制器设计带来了很大的困难。

因此,对于时滞系统的控制问题,无论在理论还是在工程实践方面都具有极大的挑战性。

时滞系统的这些特点表明了时滞系统比正常系统更能反映实际工程对象，其所能描述的系统范围比正常系统广阔。

在系统与控制科学领域中，线性系统是基本的研究对象，在过去的几十年中取得了众多结果和重要进展，已经形成和发展为相当完整和成熟的线性系统理论。

在众多数学模型中，应用最为广泛的具有如下两种形式:表示连续时间为()()()t Bu t Ax t xE += (1.1) ()()t Cx t y = (1.2) 其中x(t)是系统的状态变量，u(t)是系统的输入变量，y(t)是系统的输出变量，A,B,C,E 为适当维数的常量矩阵.若E 为可逆矩阵，则上述系统可以写成()()()t Bu E t Ax E t x 11--+= (1.3) ()()t Cx t y = (1.4) 即为经典的线性系统模型，我们称它为线性常规系统，若E 奇异，则称这种系统为线性奇异系统，或者退化线性系统。

表示离散时间为()()()k Bu k Ax k Ex +=+1 (1.5) ()()k Cx k y = (1.6) 近20年来，随着对诸如管理系统、生态系统、电力系统、工业工程系统等实际系统的建模、设计、分析和应用的深入发展，人们发现在很多情况下，系统的行为不仅与现在的状态有关，还包含系统过去的信息，这类系统被称为时滞系统(简称TDS )。

在许多实际系统中，要对其准确的描述就必需同时考虑时滞的影响和退化的现象。

1.2 时滞系统（TDS）的应用和意义由于惯性的原因，时滞系统广泛地存在于工程实际和社会实际中。

例如：蒸汽锅炉温度控制系统，人口控制系统都属于时滞系统。

原则上讲，任何动态系统都存在不同程度的滞后。

但为了处理方便，通常把时滞小的系统看作非时滞系统。

对于非时滞系统，有时由于元件老化，传感器灵敏度下降，也会产生滞后。

因此，更接近于物理实际，十几年来时滞系统的稳定性和镇定问题得到广泛重视和研究。

一方面，时滞产生于以上提及的实际生活的各种各样的系统中；另一方面，为使系统能正常运转或便于研究某一系统的动态品质，有时候又需要将时滞引入到控制系统，有的控制系统时滞的影响不太大，这时可以将时滞忽略；有时候时滞对系统会产生较大的影响，若处理不当，即使千分之一秒的误差对控制系统产生的后果都会不堪设想。

多年来，人们发现用时滞系统来描述与刻画实际应用中经常遇到的一些系统比用正常系统来的精确的多。