高階不確定非線性系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)和性能分析.pdf

1、近幾年來(lái)，一類所謂的高階非線性系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)問(wèn)題倍受科研工作者關(guān)注，從系統(tǒng)模型上來(lái)看，高階非線性系統(tǒng)是已經(jīng)得到大量研究的嚴(yán)格反饋非線性系統(tǒng)的更一般形式．另一方面，高階非線性系統(tǒng)包含實(shí)際中一類很難控制的欠驅(qū)動(dòng)、弱耦合和不穩(wěn)定的機(jī)械系統(tǒng)，因此，它們的控制問(wèn)題的研究有重要的理論意義和一定的實(shí)際意義．但是，高階系統(tǒng)的控制問(wèn)題不能用傳統(tǒng)的反饋線性化方法或者反推方法進(jìn)行解決， 本文主要研究了高階不確定非線性系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)問(wèn)題．針對(duì)幾類不同的

2、高階不確定非線性系統(tǒng)，利用增加冪次積分方法、反推方法、靈活的自適應(yīng)技術(shù)和其他一些處理技巧（如Young不等式等），分別設(shè)計(jì)了光滑的狀態(tài)反饋全局自適應(yīng)鎮(zhèn)定控制器、連續(xù)的狀態(tài)反饋全局自適應(yīng)鎮(zhèn)定控制器、連續(xù)的自適應(yīng)實(shí)際輸出跟蹤控制器和光滑的自適應(yīng)輸出反饋鎮(zhèn)定控制器，并給出了這幾類控制器的具體的設(shè)計(jì)步驟，此外，借助于常微分方程解的存在唯一性理論、Lyapunov穩(wěn)定性理論和Barbalat引理，分析了所設(shè)計(jì)的自適應(yīng)控制器的性能．本文的主要內(nèi)容分

3、為以下四個(gè)部分： 一、一類高階不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定 本部分研究了一類高階不確定非線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋全局自適應(yīng)鎮(zhèn)定問(wèn)題。在未知控制系數(shù)的下界精確已知的假設(shè)條件下，這一問(wèn)題已經(jīng)得到了較為廣泛的研究．本部分去除了這一假設(shè)條件，并系統(tǒng)地推導(dǎo)出了一類有未知控制系數(shù)的高階不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)鎮(zhèn)定控制器構(gòu)造的統(tǒng)一化方法．利用所謂的增加冪次積分方法和自適應(yīng)技術(shù)，給出了光滑自適應(yīng)狀態(tài)反饋控制器的迭代設(shè)計(jì)步驟，所設(shè)計(jì)的控

4、制器確保整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)是全局一致穩(wěn)定的，同時(shí)確保原系統(tǒng)的狀態(tài)全局漸近收斂到零．最后，給出了一個(gè)仿真算例來(lái)驗(yàn)證理論結(jié)果的正確性． 二、一類更廣泛的高階不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定 本部分研究了一類有未知控制系數(shù)和零動(dòng)態(tài)的高階不確定非線性系統(tǒng)的狀態(tài)反饋全局自適應(yīng)鎮(zhèn)定問(wèn)題．首先，引入了某些恰當(dāng)?shù)奈粗獏?shù)，以獲得在自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)中的修正律．然后，靈活結(jié)合增加冪次積分方法、自適應(yīng)技術(shù)和交換能量函數(shù)的思想，放寬了對(duì)不確定控制系

5、數(shù)的假設(shè)條件，并成功地推導(dǎo)出了連續(xù)自適應(yīng)鎮(zhèn)定控制器的迭代設(shè)計(jì)步驟，所設(shè)計(jì)的控制器確保整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的所有狀態(tài)是全局一致有界的，同時(shí)確保原系統(tǒng)的狀態(tài)全局漸近收斂到零，最后，給出了一個(gè)例子來(lái)驗(yàn)證理論結(jié)果的正確性． 三、一類高階不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)實(shí)際輸出跟蹤控制 本部分研究了一類高階不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)實(shí)際輸出跟蹤控制問(wèn)題，該問(wèn)題在未知的控制系數(shù)的下界精確已知的假設(shè)下已經(jīng)得到了研究，基于新的魯棒自適應(yīng)控制和連續(xù)鎮(zhèn)定的思

6、想，成功地去除了控制系數(shù)下界精確已知的假設(shè)條件，借助于增加冪次積分方法，推導(dǎo)出了構(gòu)造連續(xù)的自適應(yīng)實(shí)際輸出跟蹤控制器的系統(tǒng)化的方法，該控制器確保閉環(huán)系統(tǒng)的所有狀態(tài)是全局穩(wěn)定的，同時(shí)，在經(jīng)過(guò)某一有限的時(shí)刻后，跟蹤誤差可以小于事先給定的任意正數(shù)，最后，給出了一個(gè)仿真算例來(lái)驗(yàn)證理論結(jié)果的正確性． 四、一類二維高階不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)輸出反饋鎮(zhèn)定 本部分研究了一類不確定非線性系統(tǒng)輸出反饋鎮(zhèn)定問(wèn)題，首先構(gòu)造了合適的狀態(tài)觀測(cè)器，進(jìn)