非線性系統(tǒng)控制理論若干問題研究及其應(yīng)用.pdf

1、近年來，控制領(lǐng)域范圍內(nèi)出現(xiàn)了很多具有挑戰(zhàn)性問題。在這些新的問題中，有兩個基本的特性，第一，在控制器的設(shè)計中，必須考慮非線性的影響，因為根據(jù)線性系統(tǒng)設(shè)計的控制器已經(jīng)不能滿足實(shí)際的需要；第二，在物理系統(tǒng)建模時不可能做到完全精確，必然存在不確定性，這種不確定性包括參數(shù)不確定性、結(jié)構(gòu)不確定性和各種干擾等。由于存在不確定性，設(shè)計的控制器必須能夠處理這些不確定性，使之對系統(tǒng)的動態(tài)性能不會有太大的影響。
　　 因此針對帶有不確定性的系統(tǒng)，利用

2、無源化控制、自適應(yīng)控制和滑?？刂葡嘟Y(jié)合的方法設(shè)計控制器，并且分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能，是本論文主要的研究方法和研究內(nèi)容。它具體包括以下幾個方面，
　　 在第三章中，將一種非線性控制方法--基于無源化的互聯(lián)和阻尼控制，應(yīng)用到線性時不變系統(tǒng)中，得到一些線性矩陣不等式，這些線性矩陣不等式是可解的充要條件是線性時不變系統(tǒng)是可鎮(zhèn)定的。和已有的方法相比，我們簡化了證明過程，并且不需要假設(shè)系統(tǒng)在s=0時沒有不可控的極點(diǎn)。此外，我們將這種控制方法

3、也應(yīng)用到線性的機(jī)械系統(tǒng)中，找到這種方法應(yīng)用于機(jī)械系統(tǒng)的充要條件是包含輸入矩陣和彈簧勁度系數(shù)矩陣的線性矩陣不等式條件得到滿足。
　　 在第四章中，將另外一種非線性控制方法--基于無源化的功率整形控制從靜態(tài)反饋控制推廣到動態(tài)反饋控制，這種控制方法是通過調(diào)整系統(tǒng)中的功率而不是能量來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)鎮(zhèn)定的，由于加入了動態(tài)擴(kuò)展，可以增加設(shè)計的自由度以簡化求解利用基于無源化的功率整形控制得到的偏微分方程。此外，這種方法克服了基于無源化的能量平衡控制

4、中存在的耗散性問題，并且在這種控制方法在設(shè)計過程中會給出Lyapunov函數(shù)的設(shè)計方法。
　　 在第五章中，提出了一種新的自適應(yīng)滑?？刂破髟O(shè)計方法，這種方法可以處理帶有不匹配參數(shù)攝動的系統(tǒng)。這種方法將浸入和不變自適應(yīng)控制策略和線性滑模控制結(jié)合起來，與將Backstepping自適應(yīng)控制策略與滑?？刂平Y(jié)合的方法類似，但是他們不同的地方在于參數(shù)估計律的設(shè)計上。Backstepping自適應(yīng)估計律來自于Lyapunov函數(shù)的設(shè)計，而浸

5、入和不變自適應(yīng)估計律是來自于參數(shù)估計誤差的動態(tài)。應(yīng)用這種自適應(yīng)滑模控制器，不僅可以使得系統(tǒng)達(dá)到和Backstepping自適應(yīng)控制策略與滑模控制結(jié)合的同樣效果，并且不需要系統(tǒng)滿足嚴(yán)格反饋的形式。
　　 在第六章中，針對帶參數(shù)不確定性和外界干擾的非線性系統(tǒng)，提出了基于Hamiltonian結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)積分滑?？刂品椒?。應(yīng)用這種方法，首先要將原始的非線性系統(tǒng)通過基于無源化的互聯(lián)和阻尼控制轉(zhuǎn)變成具有端口受控的Hamiltonian結(jié)構(gòu)

6、，然后再利用自適應(yīng)積分滑模控制，這里我們將浸入和不變自適應(yīng)控制策略和積分滑模結(jié)合在一起。這種新的自適應(yīng)滑模積分控制保持了浸入和不變自適應(yīng)控制和積分滑?？刂苾煞N方法的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)只有參數(shù)不確定性時，系統(tǒng)可以達(dá)到漸近穩(wěn)定的效果；當(dāng)系統(tǒng)存在參數(shù)不確定性和外界擾動時，系統(tǒng)具有很好的魯棒性。這種方法和將Backstepping自適應(yīng)控制策略與滑?？刂平Y(jié)合方法相比的不同點(diǎn)在于自適應(yīng)估計律上。
　　 最后，本論文針對非線性系統(tǒng)的無源化控制和魯