不確定非線性系統(tǒng)的時變和不連續(xù)控制方法.pdf

1、不確定非線性系統(tǒng)的反饋控制是控制理論中一個熱點研究領(lǐng)域，廣泛應用于機器人系統(tǒng)、航天系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)等.與線性系統(tǒng)相比，非線性系統(tǒng)對實際系統(tǒng)的描述更精確，但研究起來更復雜，往往需要抽象的現(xiàn)代數(shù)學工具和復雜控制設計方法.另一方面，對實際系統(tǒng)來說，由于存在測量誤差以及受外部干擾等的影響，不確定性不可避免地存在于系統(tǒng)中，這些不確定性的存在加大了系統(tǒng)的控制難度，給現(xiàn)有的控制理論提出了挑戰(zhàn).因此，對不確定非線性系統(tǒng)反饋控制的研究既有理論價值

2、又有實際意義.
　　一般來說，與連續(xù)反饋控制相比，連續(xù)時變反饋控制和不連續(xù)反饋控制的控制能力更強.受此啟發(fā)，本文針對當系統(tǒng)存在嚴重不確定性/未知性，嚴重時變性或強非線性時，現(xiàn)有控制框架難以實施的現(xiàn)狀，發(fā)展了不確定非線性系統(tǒng)的時變和不連續(xù)控制方法，解決了幾類更一般的非線性系統(tǒng)的反饋鎮(zhèn)定問題，本質(zhì)上放寬了對系統(tǒng)的假設.
　　首先，本文研究了一類不確定時變非線性系統(tǒng)的全局輸出反饋鎮(zhèn)定問題.系統(tǒng)的顯著特征為未知的控制系數(shù)和增長率為本

3、質(zhì)時變的和多項式輸出的不可測狀態(tài)增長，因而與現(xiàn)有文獻相比，系統(tǒng)包含強非線性、嚴重不確定性/未知性和嚴重時變性，這也使得現(xiàn)有文獻中的控制設計方法不再適用.為此，發(fā)展了時變自適應控制設計方法，而不是純自適應方法，實現(xiàn)了系統(tǒng)的全局輸出反饋鎮(zhèn)定.此外，當系統(tǒng)存在加性輸入干擾時，所設計的控制器仍然有效.需指出的是，干擾不必是周期的且不必被已知常數(shù)所限制，因而本質(zhì)不同于已有結(jié)果.
　　其次，本文針對一類帶有較弱假設條件的高階不確定非線性系統(tǒng)，

4、研究了全局輸出反饋鎮(zhèn)定問題.本質(zhì)不同于現(xiàn)有文獻，所研究系統(tǒng)同時包含強非線性、嚴重未知性、不可測性和時變性，這體現(xiàn)在未知時變控制系統(tǒng)和帶有增長率為未知時間和輸出函數(shù)的高階和低階不可測狀態(tài)增長.認識到自適應技術(shù)難以實施，通過聯(lián)合時變方法、確定等價原理和齊次控制方法，提出了時變設計框架.通過適當選取設計函數(shù)，所設計的控制器使得閉環(huán)系統(tǒng)所有信號有界且最終趨于零.
　　再次，本文針對一類不確定非線性系統(tǒng)，研究了基于切換和學習策略的全局自適應

5、鎮(zhèn)定.所研究系統(tǒng)同時包含未知控制方向、未知輸入干擾和未知增長率，這使得所研究問題更具挑戰(zhàn)性且本質(zhì)不同于已有文獻的結(jié)果.為解決該問題，通過綜合反推技術(shù)、自適應學習和自適應切換，一個基于切換和學習的自適應框架被提出.所設計的控制保證了閉環(huán)系統(tǒng)所有信號有界，且閉環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)全局收斂到零.
　　最后，本文研究了一類控制系數(shù)未知的高階不確定非線性系統(tǒng)的自適應鎮(zhèn)定控制設計.盡管該問題已經(jīng)得到解決，但是所設計的控制器是非線性反饋形式，較為復雜.與

6、現(xiàn)有文獻不同，本部分通過綜合運用增加冪積分技術(shù)和切換自適應控制方法，給出了該控制問題的更為簡單且易于實現(xiàn)的新型線性反饋控制器，使得系統(tǒng)狀態(tài)有界且最終趨于零.值得指出的是，與切換自適應控制文獻相比，本部分所研究的非線性系統(tǒng)具有更嚴重的不確定/未知性和更強的非線性，這主要體現(xiàn)在未知的系統(tǒng)控制系數(shù)和更高的系統(tǒng)的冪次中.
　　總之，本文所提控制方法對嚴重不確定性/未知性和嚴重時變性具有很強的補償能力，且容易與現(xiàn)有的控制框架相結(jié)合，這對解決