非線性系統(tǒng)新型估計器及其在控制中的應(yīng)用.pdf

1、該文重點研究了模型未知,參數(shù)時變的受擾非線性系統(tǒng)的狀態(tài)估計問題與控制問題,提出了幾種新型估計器和控制器,本文創(chuàng)新性工作為:1.提出非線性離散隨機系統(tǒng)比例微分濾波,該濾波方法聯(lián)合考慮極小化狀態(tài)估計誤差方差和狀態(tài)誤差變化率的方差,較擴展Kalman濾波穩(wěn)定性強,提高了估計的精度.2.給出了非線性MIMO隨機系統(tǒng)可觀性定義和條件,在系統(tǒng)模型和噪聲統(tǒng)計未知情況下,提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性離散隨機系統(tǒng)自適應(yīng)濾波器的設(shè)計方法.3.提出了一種較為簡單

2、的微分器,能在任意時刻跟蹤連續(xù)的非線性信號,并提取其一階微分,無顫振現(xiàn)象,給出了漸近穩(wěn)定性和收斂性分析.4.設(shè)計了較為簡單的三階微分器,能提取信號的二階和三階微分,給出了完整的漸近穩(wěn)定性和收斂性證明.5.設(shè)計了能提取信號的n階微分高階微分器(High order differentiator-HOD).所設(shè)計的HOD能對含有噪聲信號進行濾波,高精度地逼近真實信號,并高品質(zhì)地提取信號的微分和高階微分;所提出的HOD不依賴產(chǎn)生信號的系統(tǒng)模型

3、,只依賴于系統(tǒng)產(chǎn)生的信號.6.對非線性仿射系統(tǒng),將狀態(tài)估計問題轉(zhuǎn)化為微分和高階微分提取問題.利用設(shè)計的高階微分器成果,提出一類新型估計器,該估計器參數(shù)少、精度高、不依賴非線性系統(tǒng)的模型.7.利用設(shè)計的不依賴模型的估計器,基于Lyapunov穩(wěn)定性理論設(shè)計了使非線性不確定系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)魯棒控制器.8.對SISO系統(tǒng)和MIMO非線性受擾時變仿射系統(tǒng),提出基于HOD的自適應(yīng)高階微分反饋控制器HODFC.該控制器不依賴于系統(tǒng)的模型

4、;給出了閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定性證明和魯棒性證明;控制器實現(xiàn)了多變量解耦控制.9.利用自適應(yīng)高階微分反饋控制器實現(xiàn)倒立擺的魯棒鎮(zhèn)定與調(diào)節(jié),實現(xiàn)了SISO和MIMO混沌系統(tǒng)控制與同步.控制器不依賴于倒立擺系統(tǒng)和混沌系統(tǒng)的模型函數(shù).10.構(gòu)造了一個新的4維自治混沌系統(tǒng),該系統(tǒng)中四個微分方程均包含有耦合交叉項,給出了混沌特性的理論分析和基于Lyapunove指數(shù)譜和分叉圖等特征量的仿真分析.最后,用提出的多變量高階微分反饋控制器實現(xiàn)了該混沌系統(tǒng)的控