一類不確定積分級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的抗飽和控制.pdf

1、約束在實(shí)際控制系統(tǒng)中是隨處可見(jiàn)的，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求或者實(shí)際物理限制，常見(jiàn)的約束主要表現(xiàn)為：系統(tǒng)的各個(gè)狀態(tài)量需要滿足有界性、執(zhí)行器輸出存在飽和或者運(yùn)動(dòng)空間存在限制等。如果系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中違背了約束條件，將無(wú)法滿足系統(tǒng)性能要求，甚至是造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，嚴(yán)重的情況下還會(huì)破壞系統(tǒng)設(shè)備，造成不必要的損失。另外，大多數(shù)物理系統(tǒng)中還經(jīng)常存在由于外界干擾或者模型建立的不精確引起的不確定性，因此，在系統(tǒng)多個(gè)性能約束和不確定性同時(shí)存在的情況下，如何保證整

2、個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定，設(shè)計(jì)出合適的約束系統(tǒng)控制器是當(dāng)下研究的熱點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。
　　根據(jù)上述問(wèn)題的存在，本文選取了一類不確定積分級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，進(jìn)行多目標(biāo)控制問(wèn)題的研究。該類系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)表達(dá)形式為積分結(jié)構(gòu)，并且該非線性系統(tǒng)中存在參數(shù)的不確定性、外界干擾以及執(zhí)行器輸入的飽和問(wèn)題。根據(jù)系統(tǒng)的非線性特性，引入了backstepping控制，backstepping方法是用于處理非線性問(wèn)題的有效工具，設(shè)計(jì)過(guò)程具有特定的、系統(tǒng)的步驟，通過(guò)在每步中選取

3、合理的Lyapunov函數(shù)，設(shè)計(jì)出最終控制器的輸入形式，快速地鎮(zhèn)定系統(tǒng)；為了解決系統(tǒng)中含有不確定性和參數(shù)未知的問(wèn)題，在控制器的設(shè)計(jì)中引入了自適應(yīng)控制，在線估計(jì)未知參數(shù)，結(jié)合bacstepping方法，在推導(dǎo)過(guò)程中得出未知參數(shù)的表達(dá)形式；同時(shí)由于控制輸入飽和問(wèn)題的存在，在控制器的設(shè)計(jì)中引入了飽和函數(shù)，根據(jù)執(zhí)行器最大輸出值以及最終控制目標(biāo)，設(shè)定系統(tǒng)各個(gè)參數(shù)間的關(guān)系，保證系統(tǒng)的各個(gè)性能要求的同時(shí)，達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定的最終目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)控制。

4、>　　對(duì)于上述不確定積分級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，在提出了多目標(biāo)自適應(yīng)backstepping控制策略之后，接下來(lái)將該方法在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中進(jìn)行驗(yàn)證。本文選取的應(yīng)用系統(tǒng)為四分之一汽車主動(dòng)懸架系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)四分之一主動(dòng)懸架建模得到其動(dòng)態(tài)方程，該懸架系統(tǒng)動(dòng)態(tài)方程是一個(gè)集參數(shù)不確定性問(wèn)題、外部干擾、執(zhí)行器飽和以及性能約束于一體的多目標(biāo)控制系統(tǒng)。通過(guò)本文提出的自適應(yīng)魯棒抗飽和控制來(lái)對(duì)主動(dòng)懸架系統(tǒng)進(jìn)行控制，使得系統(tǒng)即使有不確定參數(shù)以及執(zhí)行器飽和問(wèn)題的存在的同時(shí)，也能

5、保證車身垂直位移的鎮(zhèn)定；并且通過(guò)調(diào)節(jié)控制器參數(shù)可以保證懸架系統(tǒng)各個(gè)狀態(tài)信號(hào)收斂到一個(gè)充分小的緊集內(nèi)；有限時(shí)間后如果非線性不確定性和未知外界擾動(dòng)消失，則系統(tǒng)將是漸進(jìn)輸出穩(wěn)定的，因此保證了汽車駕駛的安全性和舒適性。除此之外，通過(guò)選取特殊的多項(xiàng)式作為系統(tǒng)期望軌跡，該自適應(yīng)魯棒抗飽和控制算法還可以設(shè)定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定時(shí)間。
　　最后，對(duì)汽車懸架系統(tǒng)的應(yīng)用研究結(jié)果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，給出了理論仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)臺(tái)半實(shí)物仿真結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了比較分析