一類隨機非線性系統(tǒng)魯棒跟蹤的模塊化設計.pdf

1、實際系統(tǒng)本質(zhì)上都是非線性的，不確定性是普遍存在的，所以不確定非線性系統(tǒng)的研究具有重要的理論意義和工程應用價值。線性系統(tǒng)的自適應控制有著基于Lyapunov型設計和基于估計的模塊化設計兩種方法?；诠烙嫷哪K化設計有著更廣泛的靈活性，這種靈活性體現(xiàn)在控制器和辨識器可以實現(xiàn)分離設計，任意的辨識器能與控制器相結合。將基于估計的模塊化設計應用于非線性系統(tǒng)的主要障礙是系統(tǒng)不滿足特定值特性(certainty equivalence)，如果對系統(tǒng)的

2、非線性沒有嚴格的限制，設計的控制器不能實現(xiàn)控制器一辨識器分離設計。為了實現(xiàn)模塊化設計，引入具有較強參數(shù)魯棒穩(wěn)定特性的輸入-狀態(tài)穩(wěn)定(ISS)控制器。ISS穩(wěn)定問題將系統(tǒng)穩(wěn)定性和系統(tǒng)輸入密切聯(lián)系在一起。設計的ISS控制器使系統(tǒng)在有未知參數(shù)存在的情況下仍能獲得有界特性，控制模塊鎮(zhèn)定被控對象，辨識器能保證獨立于控制器的特定有界特性，從而達到控制器-辨識器分離設計。 本文運用基于估計的模塊化設計思想，研究了受方差不確定Wiener噪聲干

3、擾的參數(shù)嚴格反饋形式非線性系統(tǒng)對已知信號的魯棒跟蹤問題。構造4次隨機控制Lyapunov函數(shù)，運用自適應積分反步(Backstepping)方法設計了具有魯棒穩(wěn)定特性的輸入-狀態(tài)穩(wěn)定控制器，確保系統(tǒng)滿足控制器-辨識器分離設計條件。分別設計控制器模塊和辨識器模塊，實現(xiàn)對已知信號的跟蹤，使跟蹤誤差在概率意義下有界。 跟蹤問題有著廣泛的工程技術背景，本文將隨機非線性系統(tǒng)結合給定的有界參考信號，構造相應的跟蹤誤差系統(tǒng)，將跟蹤問題轉化為跟

4、蹤誤差系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題。針對文中系統(tǒng)既有參數(shù)不確定性，同時噪聲的方差也是不確定的特點，提出了一系列方法實現(xiàn)模塊化設計。 第3章設計控制器時，對不確定方差項采用其∞-范數(shù)估計，并采用自適應方式進行處理。辨識器模塊的設計包括濾波器和參數(shù)自適應律的設計。根據(jù)無源性理論給出了無源辨識器的結構，設計具有一定有界特性的辨識器和未知參數(shù)自適應律。 第4章運用NSS概念設計出控制器進行擾動抑制，避免對方差進行估計。運用Swapping技術

5、設計具有一定有界特性的辨識器，將動態(tài)參數(shù)模型轉化為靜態(tài)模型，采用梯度算法設計參數(shù)自適應律，確保系統(tǒng)輸出能夠跟蹤已知的參考信號，并研究了辨識器模塊的有界特性。 第5章將系統(tǒng)本身的未知參數(shù)和不確定方差這些未知參數(shù)的誤差都作為輸入來設計ISS控制器，保證當輸入有界時狀態(tài)的有界特性。根據(jù)Swapping技術設計辨識器模塊，將動態(tài)參數(shù)模型轉換成靜態(tài)模型，并采用最小二乘算法進行參數(shù)估計?？紤]到方差不確定，在選用最小二乘算法自適應律時不滿足G