幾類不確定非線性系統(tǒng)的輸出反饋控制研究.pdf

1、非線性系統(tǒng)廣泛存在于現(xiàn)實(shí)生活中，如小車倒立擺、輪式移動機(jī)器人、柔性連桿機(jī)械手等。在實(shí)際工程中，由于測量技術(shù)和測量工具的限制，系統(tǒng)的狀態(tài)信息往往不能夠完全測量，因而基于狀態(tài)反饋的控制器設(shè)計方案在實(shí)際應(yīng)用中無法實(shí)現(xiàn)。因此，研究不確定非線性系統(tǒng)輸出反饋控制問題具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價值。本文主要針對輸出函數(shù)未知的非線性系統(tǒng)，具有輸入時滯的隨機(jī)非線性系統(tǒng)以及隨機(jī)高階非線性系統(tǒng)，利用反步法、增加冪積分法、動態(tài)變增益技術(shù)并結(jié)合反饋壓制思想，系

2、統(tǒng)地給出了基于高增益觀測器和齊次降維觀測器的輸出反饋控制器設(shè)計方案，解決了在系統(tǒng)非線性項滿足三角線性增長條件和三角齊次增長條件下的全局輸出反饋調(diào)節(jié)與鎮(zhèn)定問題以及全局有限時間鎮(zhèn)定問題。本文的主要內(nèi)容分為以下五個方面:
　　(1)針對一類輸出函數(shù)未知且非線性項滿足下三角線性增長條件但增長率未知的非線性時滯系統(tǒng)，基于動態(tài)變增益技術(shù)設(shè)計了一個增益在線更新的新型動態(tài)高增益觀測器。在此基礎(chǔ)上，利用反步法設(shè)計了基于新型高增益觀測器的自適應(yīng)輸出反

3、饋控制器。通過Barbalat引理證明所設(shè)計的控制器能夠最終全局調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)到原點(diǎn)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出控制算法的有效性。
　　(2)研究了一類輸出函數(shù)未知的交互式非線性系統(tǒng)全局輸出反饋分散鎮(zhèn)定問題。首先針對每個子系統(tǒng)的標(biāo)稱系統(tǒng)設(shè)計輸出反饋分散控制器。在此基礎(chǔ)上，利用齊次壓制法設(shè)計比例齊次降維觀測器和比例輸出反饋分散控制器。通過選取合適的比例增益，可使得所設(shè)計的分散控制器能夠保證交互式非線性系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定。最后，進(jìn)一步將結(jié)果

4、推廣到了一類具有不確定系統(tǒng)參數(shù)和輸出函數(shù)的交互式非線性系統(tǒng)中。
　　(3)考慮了一類具有時變輸入時滯的隨機(jī)上三角非線性系統(tǒng)的全局輸出反饋鎮(zhèn)定問題。系統(tǒng)的漂移項和擴(kuò)散項與不可測狀態(tài)和輸入時滯有關(guān)且滿足上三角線性增長條件。首先，通過引入一個比例增益對時間變量進(jìn)行變換。在此基礎(chǔ)上，對原系統(tǒng)進(jìn)行等價變換。其次，基于高增益觀測器設(shè)計一個無記憶比例輸出反饋控制器。利用隨機(jī)穩(wěn)定性定理與反饋壓制思想，選取合適的Lyapunov-Krasovski

5、i泛函和比例增益使得系統(tǒng)全局依概率漸近穩(wěn)定。最后，將該設(shè)計方法應(yīng)用到了一個感應(yīng)加熱電路系統(tǒng)中，通過仿真驗(yàn)證了該設(shè)計方法的有效性。
　　(4)研究了一類隨機(jī)高階上三角非線性時滯系統(tǒng)的全局輸出反饋鎮(zhèn)定問題。跟現(xiàn)有的研究成果比較，系統(tǒng)高階冪滿足更一般的條件且系統(tǒng)漂移項和擴(kuò)散項滿足齊次上三角增長條件。首先，針對標(biāo)稱系統(tǒng)利用增加冪積分法構(gòu)造輸出反饋控制器。再利用齊次壓制法引入比例增益，設(shè)計基于比例齊次降維觀測器的比例輸出反饋控制器。通過選取