幾類不確定非線性系統(tǒng)的輸出反饋控制研究.pdf

1、非線性系統(tǒng)廣泛存在于現(xiàn)實(shí)生活中，如小車倒立擺、輪式移動(dòng)機(jī)器人、柔性連桿機(jī)械手等。在實(shí)際工程中，由于測量技術(shù)和測量工具的限制，系統(tǒng)的狀態(tài)信息往往不能夠完全測量，因而基于狀態(tài)反饋的控制器設(shè)計(jì)方案在實(shí)際應(yīng)用中無法實(shí)現(xiàn)。因此，研究不確定非線性系統(tǒng)輸出反饋控制問題具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文主要針對(duì)輸出函數(shù)未知的非線性系統(tǒng)，具有輸入時(shí)滯的隨機(jī)非線性系統(tǒng)以及隨機(jī)高階非線性系統(tǒng)，利用反步法、增加冪積分法、動(dòng)態(tài)變?cè)鲆婕夹g(shù)并結(jié)合反饋壓制思想，系

2、統(tǒng)地給出了基于高增益觀測器和齊次降維觀測器的輸出反饋控制器設(shè)計(jì)方案，解決了在系統(tǒng)非線性項(xiàng)滿足三角線性增長條件和三角齊次增長條件下的全局輸出反饋調(diào)節(jié)與鎮(zhèn)定問題以及全局有限時(shí)間鎮(zhèn)定問題。本文的主要內(nèi)容分為以下五個(gè)方面:
　　(1)針對(duì)一類輸出函數(shù)未知且非線性項(xiàng)滿足下三角線性增長條件但增長率未知的非線性時(shí)滯系統(tǒng)，基于動(dòng)態(tài)變?cè)鲆婕夹g(shù)設(shè)計(jì)了一個(gè)增益在線更新的新型動(dòng)態(tài)高增益觀測器。在此基礎(chǔ)上，利用反步法設(shè)計(jì)了基于新型高增益觀測器的自適應(yīng)輸出反

3、饋控制器。通過Barbalat引理證明所設(shè)計(jì)的控制器能夠最終全局調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)到原點(diǎn)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出控制算法的有效性。
　　(2)研究了一類輸出函數(shù)未知的交互式非線性系統(tǒng)全局輸出反饋分散鎮(zhèn)定問題。首先針對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)的標(biāo)稱系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸出反饋分散控制器。在此基礎(chǔ)上，利用齊次壓制法設(shè)計(jì)比例齊次降維觀測器和比例輸出反饋分散控制器。通過選取合適的比例增益，可使得所設(shè)計(jì)的分散控制器能夠保證交互式非線性系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定。最后，進(jìn)一步將結(jié)果

4、推廣到了一類具有不確定系統(tǒng)參數(shù)和輸出函數(shù)的交互式非線性系統(tǒng)中。
　　(3)考慮了一類具有時(shí)變輸入時(shí)滯的隨機(jī)上三角非線性系統(tǒng)的全局輸出反饋鎮(zhèn)定問題。系統(tǒng)的漂移項(xiàng)和擴(kuò)散項(xiàng)與不可測狀態(tài)和輸入時(shí)滯有關(guān)且滿足上三角線性增長條件。首先，通過引入一個(gè)比例增益對(duì)時(shí)間變量進(jìn)行變換。在此基礎(chǔ)上，對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行等價(jià)變換。其次，基于高增益觀測器設(shè)計(jì)一個(gè)無記憶比例輸出反饋控制器。利用隨機(jī)穩(wěn)定性定理與反饋壓制思想，選取合適的Lyapunov-Krasovski

5、i泛函和比例增益使得系統(tǒng)全局依概率漸近穩(wěn)定。最后，將該設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到了一個(gè)感應(yīng)加熱電路系統(tǒng)中，通過仿真驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方法的有效性。
　　(4)研究了一類隨機(jī)高階上三角非線性時(shí)滯系統(tǒng)的全局輸出反饋鎮(zhèn)定問題。跟現(xiàn)有的研究成果比較，系統(tǒng)高階冪滿足更一般的條件且系統(tǒng)漂移項(xiàng)和擴(kuò)散項(xiàng)滿足齊次上三角增長條件。首先，針對(duì)標(biāo)稱系統(tǒng)利用增加冪積分法構(gòu)造輸出反饋控制器。再利用齊次壓制法引入比例增益，設(shè)計(jì)基于比例齊次降維觀測器的比例輸出反饋控制器。通過選取