一類隨機(jī)非線性系統(tǒng)魯棒跟蹤的模塊化設(shè)計(jì).pdf

1、實(shí)際系統(tǒng)本質(zhì)上都是非線性的，不確定性是普遍存在的，所以不確定非線性系統(tǒng)的研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制有著基于Lyapunov型設(shè)計(jì)和基于估計(jì)的模塊化設(shè)計(jì)兩種方法?；诠烙?jì)的模塊化設(shè)計(jì)有著更廣泛的靈活性，這種靈活性體現(xiàn)在控制器和辨識(shí)器可以實(shí)現(xiàn)分離設(shè)計(jì)，任意的辨識(shí)器能與控制器相結(jié)合。將基于估計(jì)的模塊化設(shè)計(jì)應(yīng)用于非線性系統(tǒng)的主要障礙是系統(tǒng)不滿足特定值特性(certainty equivalence)，如果對(duì)系統(tǒng)的

2、非線性沒(méi)有嚴(yán)格的限制，設(shè)計(jì)的控制器不能實(shí)現(xiàn)控制器一辨識(shí)器分離設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)，引入具有較強(qiáng)參數(shù)魯棒穩(wěn)定特性的輸入-狀態(tài)穩(wěn)定(ISS)控制器。ISS穩(wěn)定問(wèn)題將系統(tǒng)穩(wěn)定性和系統(tǒng)輸入密切聯(lián)系在一起。設(shè)計(jì)的ISS控制器使系統(tǒng)在有未知參數(shù)存在的情況下仍能獲得有界特性，控制模塊鎮(zhèn)定被控對(duì)象，辨識(shí)器能保證獨(dú)立于控制器的特定有界特性，從而達(dá)到控制器-辨識(shí)器分離設(shè)計(jì)。 本文運(yùn)用基于估計(jì)的模塊化設(shè)計(jì)思想，研究了受方差不確定Wiener噪聲干

3、擾的參數(shù)嚴(yán)格反饋形式非線性系統(tǒng)對(duì)已知信號(hào)的魯棒跟蹤問(wèn)題。構(gòu)造4次隨機(jī)控制Lyapunov函數(shù)，運(yùn)用自適應(yīng)積分反步(Backstepping)方法設(shè)計(jì)了具有魯棒穩(wěn)定特性的輸入-狀態(tài)穩(wěn)定控制器，確保系統(tǒng)滿足控制器-辨識(shí)器分離設(shè)計(jì)條件。分別設(shè)計(jì)控制器模塊和辨識(shí)器模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)已知信號(hào)的跟蹤，使跟蹤誤差在概率意義下有界。 跟蹤問(wèn)題有著廣泛的工程技術(shù)背景，本文將隨機(jī)非線性系統(tǒng)結(jié)合給定的有界參考信號(hào)，構(gòu)造相應(yīng)的跟蹤誤差系統(tǒng)，將跟蹤問(wèn)題轉(zhuǎn)化為跟

4、蹤誤差系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問(wèn)題。針對(duì)文中系統(tǒng)既有參數(shù)不確定性，同時(shí)噪聲的方差也是不確定的特點(diǎn)，提出了一系列方法實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)。 第3章設(shè)計(jì)控制器時(shí)，對(duì)不確定方差項(xiàng)采用其∞-范數(shù)估計(jì)，并采用自適應(yīng)方式進(jìn)行處理。辨識(shí)器模塊的設(shè)計(jì)包括濾波器和參數(shù)自適應(yīng)律的設(shè)計(jì)。根據(jù)無(wú)源性理論給出了無(wú)源辨識(shí)器的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)具有一定有界特性的辨識(shí)器和未知參數(shù)自適應(yīng)律。 第4章運(yùn)用NSS概念設(shè)計(jì)出控制器進(jìn)行擾動(dòng)抑制，避免對(duì)方差進(jìn)行估計(jì)。運(yùn)用Swapping技術(shù)

5、設(shè)計(jì)具有一定有界特性的辨識(shí)器，將動(dòng)態(tài)參數(shù)模型轉(zhuǎn)化為靜態(tài)模型，采用梯度算法設(shè)計(jì)參數(shù)自適應(yīng)律，確保系統(tǒng)輸出能夠跟蹤已知的參考信號(hào)，并研究了辨識(shí)器模塊的有界特性。 第5章將系統(tǒng)本身的未知參數(shù)和不確定方差這些未知參數(shù)的誤差都作為輸入來(lái)設(shè)計(jì)ISS控制器，保證當(dāng)輸入有界時(shí)狀態(tài)的有界特性。根據(jù)Swapping技術(shù)設(shè)計(jì)辨識(shí)器模塊，將動(dòng)態(tài)參數(shù)模型轉(zhuǎn)換成靜態(tài)模型，并采用最小二乘算法進(jìn)行參數(shù)估計(jì)?？紤]到方差不確定，在選用最小二乘算法自適應(yīng)律時(shí)不滿足G