不確定非線性系統(tǒng)的輸出調(diào)節(jié)及其應(yīng)用.pdf

1、非線性系統(tǒng)的輸出調(diào)節(jié)問題是控制理論及應(yīng)用中的重要問題之一,涵蓋了系統(tǒng)的鎮(zhèn)定、跟蹤給定的參考信號和抑制干擾等特殊的控制問題。輸出調(diào)節(jié)的目標(biāo)是尋找反饋控制器使所得到的閉環(huán)系統(tǒng)信號最終一致有界,并且能夠漸近跟蹤參考輸入或抑制干擾。當(dāng)參考輸入和非期望擾動由一類被稱為外系統(tǒng)的自治微分方程生成時,該問題也稱為伺服問題。
　　本文在以往工作的基礎(chǔ)上,著重討論了具有不確定性的非線性系統(tǒng)的控制問題。先針對系統(tǒng)狀態(tài)已知,部分狀態(tài)未知及狀態(tài)具有時滯的情

2、況對不確定非線性系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題進(jìn)行研究。然后又進(jìn)一步研究了不確定系統(tǒng)的輸出調(diào)節(jié)問題,并將輸出調(diào)節(jié)理論應(yīng)用到微型飛行器的姿態(tài)跟蹤和干擾抑制問題。文中作了如下工作:
　　第一,針對輸出調(diào)節(jié)問題的特殊情況,研究了三類不確定非線性系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題。先針對一類具有奇次冪的不確定非線性高階系統(tǒng),在假設(shè)狀態(tài)已知的情況下,基于有限時間穩(wěn)定引入加冪積分器并設(shè)計能夠應(yīng)對系統(tǒng)具有不確定性的非-Lipschitz連續(xù)的狀態(tài)反饋控制律。然后針對一類狀態(tài)不可直

3、接測量的純反饋非線性系統(tǒng),用模糊邏輯系統(tǒng)去逼近未知非線性函數(shù),利用濾波解決了一般控制器中遇到的代數(shù)循環(huán)問題,結(jié)合廣義的高增益觀測器和Lyapunov穩(wěn)定性理論提出了自適應(yīng)的輸出反饋控制器。最后考慮系統(tǒng)狀態(tài)中具有時滯的情況,在不確定的非線性是高階的假設(shè)條件下,提出了具有時滯的齊次系統(tǒng)的概念和延拓的齊次占優(yōu)定理,在齊次增長條件下,基于延拓的齊次占優(yōu)定理和低增益的觀測器證明了跟時滯無關(guān)的輸出反饋控制器的存在性。
　　第二,針對一類不確定

4、性不能被已知光滑函數(shù)界定且具有線性外系統(tǒng)的不確定非線性系統(tǒng),研究了其輸出調(diào)節(jié)問題。引入動態(tài)面控制法避免了“膨脹項”的產(chǎn)生,減少計算量。同時引入具有誤差的內(nèi)模方程,利用外系統(tǒng)信息鎮(zhèn)定控制項,提出一種具有動態(tài)面控制的光滑的狀態(tài)反饋控制律。將非光滑分析理論應(yīng)用到Backstepping設(shè)計方法中,避免了所求的虛擬控制一定為光滑函數(shù),結(jié)合內(nèi)模原理給出非光滑的狀態(tài)反饋的控制律。
　　第三,針對系統(tǒng)狀態(tài)不可直接測量的一類具有動態(tài)不確定性的不確

5、定非線性系統(tǒng),研究了由非線性外系統(tǒng)驅(qū)動的的輸出調(diào)節(jié)問題。利用動態(tài)信號去處理不匹配的動態(tài),利用高增益的狀態(tài)觀測器去估計狀態(tài),設(shè)計非線性內(nèi)模,結(jié)合模糊邏輯控制和自適應(yīng)Backstepping設(shè)計方法,設(shè)計出模糊自適應(yīng)的輸出反饋控制律和自適應(yīng)律。
　　第四,針對一類含有時滯非線性不確定系統(tǒng),研究了具有線性外系統(tǒng)的輸出調(diào)節(jié)問題。在Backstepping設(shè)計的框架下,引入Lyapunov-Krasovskii泛函,結(jié)合模糊觀測器和內(nèi)模原理