不確定非線性系統(tǒng)的輸出調(diào)節(jié)及其應(yīng)用.pdf

1、非線性系統(tǒng)的輸出調(diào)節(jié)問(wèn)題是控制理論及應(yīng)用中的重要問(wèn)題之一,涵蓋了系統(tǒng)的鎮(zhèn)定、跟蹤給定的參考信號(hào)和抑制干擾等特殊的控制問(wèn)題。輸出調(diào)節(jié)的目標(biāo)是尋找反饋控制器使所得到的閉環(huán)系統(tǒng)信號(hào)最終一致有界,并且能夠漸近跟蹤參考輸入或抑制干擾。當(dāng)參考輸入和非期望擾動(dòng)由一類被稱為外系統(tǒng)的自治微分方程生成時(shí),該問(wèn)題也稱為伺服問(wèn)題。
　　本文在以往工作的基礎(chǔ)上,著重討論了具有不確定性的非線性系統(tǒng)的控制問(wèn)題。先針對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)已知,部分狀態(tài)未知及狀態(tài)具有時(shí)滯的情

2、況對(duì)不確定非線性系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問(wèn)題進(jìn)行研究。然后又進(jìn)一步研究了不確定系統(tǒng)的輸出調(diào)節(jié)問(wèn)題,并將輸出調(diào)節(jié)理論應(yīng)用到微型飛行器的姿態(tài)跟蹤和干擾抑制問(wèn)題。文中作了如下工作:
　　第一,針對(duì)輸出調(diào)節(jié)問(wèn)題的特殊情況,研究了三類不確定非線性系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問(wèn)題。先針對(duì)一類具有奇次冪的不確定非線性高階系統(tǒng),在假設(shè)狀態(tài)已知的情況下,基于有限時(shí)間穩(wěn)定引入加冪積分器并設(shè)計(jì)能夠應(yīng)對(duì)系統(tǒng)具有不確定性的非-Lipschitz連續(xù)的狀態(tài)反饋控制律。然后針對(duì)一類狀態(tài)不可直

3、接測(cè)量的純反饋非線性系統(tǒng),用模糊邏輯系統(tǒng)去逼近未知非線性函數(shù),利用濾波解決了一般控制器中遇到的代數(shù)循環(huán)問(wèn)題,結(jié)合廣義的高增益觀測(cè)器和Lyapunov穩(wěn)定性理論提出了自適應(yīng)的輸出反饋控制器。最后考慮系統(tǒng)狀態(tài)中具有時(shí)滯的情況,在不確定的非線性是高階的假設(shè)條件下,提出了具有時(shí)滯的齊次系統(tǒng)的概念和延拓的齊次占優(yōu)定理,在齊次增長(zhǎng)條件下,基于延拓的齊次占優(yōu)定理和低增益的觀測(cè)器證明了跟時(shí)滯無(wú)關(guān)的輸出反饋控制器的存在性。
　　第二,針對(duì)一類不確定

4、性不能被已知光滑函數(shù)界定且具有線性外系統(tǒng)的不確定非線性系統(tǒng),研究了其輸出調(diào)節(jié)問(wèn)題。引入動(dòng)態(tài)面控制法避免了“膨脹項(xiàng)”的產(chǎn)生,減少計(jì)算量。同時(shí)引入具有誤差的內(nèi)模方程,利用外系統(tǒng)信息鎮(zhèn)定控制項(xiàng),提出一種具有動(dòng)態(tài)面控制的光滑的狀態(tài)反饋控制律。將非光滑分析理論應(yīng)用到Backstepping設(shè)計(jì)方法中,避免了所求的虛擬控制一定為光滑函數(shù),結(jié)合內(nèi)模原理給出非光滑的狀態(tài)反饋的控制律。
　　第三,針對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)不可直接測(cè)量的一類具有動(dòng)態(tài)不確定性的不確

5、定非線性系統(tǒng),研究了由非線性外系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的的輸出調(diào)節(jié)問(wèn)題。利用動(dòng)態(tài)信號(hào)去處理不匹配的動(dòng)態(tài),利用高增益的狀態(tài)觀測(cè)器去估計(jì)狀態(tài),設(shè)計(jì)非線性內(nèi)模,結(jié)合模糊邏輯控制和自適應(yīng)Backstepping設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)出模糊自適應(yīng)的輸出反饋控制律和自適應(yīng)律。
　　第四,針對(duì)一類含有時(shí)滯非線性不確定系統(tǒng),研究了具有線性外系統(tǒng)的輸出調(diào)節(jié)問(wèn)題。在Backstepping設(shè)計(jì)的框架下,引入Lyapunov-Krasovskii泛函,結(jié)合模糊觀測(cè)器和內(nèi)模原理