不確定系統(tǒng)的自適應反步控制.pdf

1、系統(tǒng)中的不確定性是指描述被控對象及其所處環(huán)境的數(shù)學模型是不完全確定的，其中可能包含某些未知因素或隨機因素?？陀^地說，任何一個實際系統(tǒng)都具有不同程度的不確定性。它們可能表現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)部，也可能表現(xiàn)在系統(tǒng)外部。系統(tǒng)內(nèi)部的不確定性通常指的是描述被控對象的數(shù)學模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)存在的不確定性，如未建模動態(tài)，未知系統(tǒng)參數(shù)和未知控制系數(shù)，設計者事先不能確切知道。而系統(tǒng)外部的不確定性則可能來自于不可預知的執(zhí)行器延遲或隨機性的擾動等，例如時間大小不可預知的

2、確定性的常值控制輸入時延以及統(tǒng)計特性未知的隨機性測量噪聲等。如果在進行控制設計的時候不充分考慮這些不確定性的影響，則被控對象的性能可能達不到所要求的效果，嚴重的甚至可能會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。面對這些客觀存在的各式各樣的不確定性，如何設計適當?shù)目刂坡?，使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，并能實現(xiàn)某些期望的性能指標，是自適應控制所要研究解決的問題。
　　本論文的主要研究對象為不確定非線性時變系統(tǒng)、不確定線性最小相位系統(tǒng)、不確定線性時滯系統(tǒng)等多種類型的不確定對

3、象，采用的主要控制手段是一種使用非常廣泛的自適應反步控制方法（Adaptive Backstepping）。因為被控對象的多樣性，傳統(tǒng)的自適應Backstepping方法無法實現(xiàn)所期望的控制目標，所以本論文針對不同的被控系統(tǒng)，對Backstepping方法進行了改進，也將這種方法與其它的控制方法進行了適當?shù)慕Y(jié)合，通過研究取得了以下的成果，
　　(1)針對具有參數(shù)化嚴格反饋形式的帶有跳變參數(shù)的非線性時變系統(tǒng)提出了一種基于模塊的自適應

4、反步控制方法。這里考慮的未知參數(shù)既包括連續(xù)時變參數(shù)，也包括分段跳變參數(shù)，而且它們不必局限于緩慢時變或非頻繁跳變，控制器模塊和參數(shù)估計器模塊這兩個模塊的設計是相互獨立的。穩(wěn)定性分析顯示整個閉環(huán)系統(tǒng)信號是全局一致有界的，關(guān)于參數(shù)變化速率的均方意義下的跟蹤誤差性能也得到了保證。
　　(2)針對不確定最小相位線性系統(tǒng)提出了一種新的基于輸出反饋的自適應反步控制方法。不同于傳統(tǒng)的非線性控制系統(tǒng)設計算法，這里提出的方法是基于李亞普諾夫函數(shù)的線性

5、控制方法。它在處理參數(shù)估計誤差時，沒有采用過參數(shù)化、調(diào)節(jié)函數(shù)和非線性阻尼項。閉環(huán)系統(tǒng)的局部穩(wěn)定性和軌跡跟蹤可以得到保證。如果系統(tǒng)的維數(shù)等于相對階數(shù)，那么全局穩(wěn)定性和漸近收斂可以實現(xiàn)。
　　(3)針對一類相對階等于系統(tǒng)維數(shù)的線性時滯系統(tǒng)，在系統(tǒng)狀態(tài)不可測、系統(tǒng)參數(shù)不可知、輸入時延不可知等經(jīng)典困難下，設計了一種基于李亞普諾夫方法的控制律以實現(xiàn)輸出軌跡跟蹤。一類結(jié)合了自適應反步輸出反饋和預測邊界控制的綜合方法在設計中得到了采用。穩(wěn)定性分