不確定系統(tǒng)的自適應(yīng)反步控制.pdf

1、系統(tǒng)中的不確定性是指描述被控對(duì)象及其所處環(huán)境的數(shù)學(xué)模型是不完全確定的，其中可能包含某些未知因素或隨機(jī)因素?？陀^地說，任何一個(gè)實(shí)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(duì)象的數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)存在的不確定性，如未建模動(dòng)態(tài)，未知系統(tǒng)參數(shù)和未知控制系數(shù)，設(shè)計(jì)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(yù)知的執(zhí)行器延遲或隨機(jī)性的擾動(dòng)等，例如時(shí)間大小不可預(yù)知的

2、確定性的常值控制輸入時(shí)延以及統(tǒng)計(jì)特性未知的隨機(jī)性測量噪聲等。如果在進(jìn)行控制設(shè)計(jì)的時(shí)候不充分考慮這些不確定性的影響，則被控對(duì)象的性能可能達(dá)不到所要求的效果，嚴(yán)重的甚至可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。面對(duì)這些客觀存在的各式各樣的不確定性，如何設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂坡桑归]環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，并能實(shí)現(xiàn)某些期望的性能指標(biāo)，是自適應(yīng)控制所要研究解決的問題。
　　本論文的主要研究對(duì)象為不確定非線性時(shí)變系統(tǒng)、不確定線性最小相位系統(tǒng)、不確定線性時(shí)滯系統(tǒng)等多種類型的不確定對(duì)

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

4、反步控制方法。這里考慮的未知參數(shù)既包括連續(xù)時(shí)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(shí)變或非頻繁跳變，控制器模塊和參數(shù)估計(jì)器模塊這兩個(gè)模塊的設(shè)計(jì)是相互獨(dú)立的。穩(wěn)定性分析顯示整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)信號(hào)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(duì)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(yīng)反步控制方法。不同于傳統(tǒng)的非線性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)誤差時(shí)，沒有采用過參數(shù)化、調(diào)節(jié)函數(shù)和非線性阻尼項(xiàng)。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(duì)階數(shù)，那么全局穩(wěn)定性和漸近收斂可以實(shí)現(xiàn)。
　　(3)針對(duì)一類相對(duì)階等于系統(tǒng)維數(shù)的線性時(shí)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(shí)延不可知等經(jīng)典困難下，設(shè)計(jì)了一種基于李亞普諾夫方法的控制律以實(shí)現(xiàn)輸出軌跡跟蹤。一類結(jié)合了自適應(yīng)反步輸出反饋和預(yù)測邊界控制的綜合方法在設(shè)計(jì)中得到了采用。穩(wěn)定性分