具有輸入未建模動(dòng)態(tài)的非線性系統(tǒng)自適應(yīng)輸出反饋控制研究.pdf

1、在實(shí)際的非線性控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象常常會(huì)存在很多不確定性和未建模動(dòng)態(tài)，例如測量噪聲、外部擾動(dòng)、建模誤差、控制器死區(qū)和飽和以及控制器與所要控制的系統(tǒng)之間往往會(huì)存在不可直接測量的輸入未建模動(dòng)態(tài)等，它們都是影響系統(tǒng)控制性能的重要因素.本文在傳統(tǒng)的非線性系統(tǒng)上，考慮帶有兩類未建模子系統(tǒng)的情況，分別稱為狀態(tài)未建模動(dòng)態(tài)和輸入未建模動(dòng)態(tài).并考慮系統(tǒng)狀態(tài)方程中非線性函數(shù)為未知的情形，使系統(tǒng)更為一般化.對(duì)于系統(tǒng)中不可測量的狀態(tài)，設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的觀測器.利用神

2、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近系統(tǒng)未知函數(shù).基于動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)，通過引入一階濾波器，避免了傳統(tǒng)后推設(shè)計(jì)中對(duì)虛擬控制的反復(fù)求導(dǎo)，降低了控制器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性.并結(jié)合自適應(yīng)控制技術(shù)，有效地抑制了因輸入未建模動(dòng)態(tài)而引起的擾動(dòng).本文在未建模動(dòng)態(tài)滿足一定的假設(shè)條件下，對(duì)幾類不確定非線性系統(tǒng)提出一套自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面智能控制策略，并將其應(yīng)用到小車上的倒立擺控制系統(tǒng)中.理論分析證明閉環(huán)系統(tǒng)是半全局一致終結(jié)有界的，仿真實(shí)驗(yàn)表明了本文控制器算法的有效性.論文主要工作如下:
　　

3、首先，針對(duì)一類帶有線性輸入未建模動(dòng)態(tài)的非線性系統(tǒng)，通過構(gòu)造系統(tǒng)狀態(tài)觀測器，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近能力，提出一種自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面輸出反饋控制器設(shè)計(jì)方案.動(dòng)態(tài)面控制的優(yōu)勢(shì)在于，在傳統(tǒng)的后推設(shè)計(jì)中引入一階濾波器，避免了對(duì)虛擬控制的反復(fù)求導(dǎo)。設(shè)計(jì)以控制律為輸入的m濾波器，并結(jié)合自適應(yīng)控制，有效地抑制了因輸入未建模動(dòng)態(tài)而引起的擾動(dòng)，通過理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)證明了閉環(huán)控制系統(tǒng)是半全局一致終結(jié)有界的.
　　其次，針對(duì)一類帶有非線性輸入未建模和狀態(tài)未建模

4、動(dòng)態(tài)的非線性系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)K濾波器觀測系統(tǒng)不可測量狀態(tài)，并利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近能力，提出一種自適應(yīng)跟蹤控制器設(shè)計(jì)方案.對(duì)于系統(tǒng)的狀態(tài)未建模部分，本文放寬了對(duì)其假設(shè)的條件，考慮其為輸入到狀態(tài)實(shí)際穩(wěn)定(ISpS)的情況，去掉了要求該非線性子系統(tǒng)指數(shù)收斂的條件(exp-ISpS).結(jié)合動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)，在傳統(tǒng)的后推設(shè)計(jì)中引入一階濾波器，避免了對(duì)虛擬控制的反復(fù)求導(dǎo)，利用Nussbaum函數(shù)性質(zhì)，有效地解決了高頻增益符號(hào)未知問題.在控制器設(shè)計(jì)中

5、引入規(guī)范化信號(hào)來約束輸入未建模動(dòng)態(tài)，并運(yùn)用自適應(yīng)控制，有效地抑制了因輸入未建模動(dòng)態(tài)而引起的擾動(dòng)，通過理論分析和倒立擺模型仿真實(shí)驗(yàn)證明了閉環(huán)控制系統(tǒng)是半全局一致終結(jié)有界的.
　　最后，在上一部分工作的基礎(chǔ)上，針對(duì)一類帶有非線性輸入未建模和狀態(tài)未建模動(dòng)態(tài)的一類嚴(yán)格反饋系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)高增益觀測器，觀測系統(tǒng)不可測量狀態(tài)，提出一種自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)路跟蹤控制方案.在使用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)時(shí)，通過利用Young's不等式，大大減少神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)重在