非線性嚴(yán)格反饋系統(tǒng)的約束自適應(yīng)反步控制及其應(yīng)用.pdf

1、約束在物理系統(tǒng)中是無(wú)處不在的,它可能以停機(jī)、飽和以及性能和安全規(guī)范等形式存在。在系統(tǒng)運(yùn)行期間違反約束條件可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能的下降,嚴(yán)重情況下會(huì)危害或者損壞系統(tǒng)。受到實(shí)際的需求和理論上的挑戰(zhàn),約束系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)在近幾十年來(lái)已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　受到上述問(wèn)題的啟發(fā),本文試著對(duì)低階嚴(yán)格反饋形式的非線性系統(tǒng)使用界限Lyapunov函數(shù)(BLF)的方法來(lái)設(shè)計(jì)控制器。不像傳統(tǒng)的全局正定和徑向無(wú)界的Lyapunov函數(shù),BLF會(huì)在它的參

2、數(shù)接近一定的限定值時(shí)趨于無(wú)限。通過(guò)確保BLF沿系統(tǒng)軌線的有界性,從而防止了違背約束條件,這就體現(xiàn)了本文控制器設(shè)計(jì)方法的重要基礎(chǔ)。
　　從最簡(jiǎn)單的情況開始,針對(duì)有一個(gè)狀態(tài)受約束條件的情況下進(jìn)行了討論,通過(guò)已知的控制增益函數(shù),在反步遞推設(shè)計(jì)的第一步中采用了BLF的方法,在其余的步驟中采用二次型函數(shù)的設(shè)計(jì)方法。從狀態(tài)軌線的漸進(jìn)跟蹤結(jié)果表明,沒有違背約束條件,從而實(shí)現(xiàn)了所有的閉環(huán)信號(hào)都是有界的,這樣就限制了約束狀態(tài)。此外,為了解決參數(shù)中含

3、有不確定性的情況,進(jìn)而提出了自適應(yīng)的控制器。同時(shí),對(duì)基于BLF和QLF的方法做了一個(gè)比較性的研究,說(shuō)明在不違背約束條件的情況下,基于BLF的方法要比基于QLF的方法有對(duì)初始值更低的保守性。
　　將上述方法擴(kuò)展到全狀態(tài)約束的情況下,在每一步的反步遞推控制器的設(shè)計(jì)中,都采用BLF約束的方法。除此以外,對(duì)于被控對(duì)象參數(shù)已知的情況下和含有不確定參數(shù)的情況下,都分別的給出了設(shè)計(jì)方法。但是,狀態(tài)約束并不是任意給定的,它們的初值狀態(tài)和控制參數(shù)需

4、要滿足一定的可行性條件,如果滿足條件,那么就能確保狀態(tài)軌線的漸進(jìn)跟蹤并且不違背狀態(tài)約束。而在部分狀態(tài)約束的情況下,需要改變了設(shè)計(jì)步驟,只在反步遞推設(shè)計(jì)的某一些步驟中采用了BLF的方法,從而它的可行性條件被放寬了。
　　最后,作為一個(gè)應(yīng)用研究,對(duì)于主動(dòng)懸架系統(tǒng)提出一個(gè)約束自適應(yīng)反步控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)控制。另外,為了提高駕駛舒適度,主動(dòng)懸架系統(tǒng)的時(shí)域約束在整個(gè)時(shí)域內(nèi)需要得到滿足。使用BLF方法可以確保時(shí)域約束有更低的保守性。給出了一個(gè)