非線(xiàn)性系統(tǒng)模糊高增益輸出反饋控制器設(shè)計(jì).pdf

1、物理系統(tǒng)本質(zhì)上都是非線(xiàn)性的，而且是不確定的，通常受到外界擾動(dòng)、不確定動(dòng)態(tài)輸入和時(shí)滯等不確定非線(xiàn)性因素的影響。模糊邏輯系統(tǒng)能夠以任意給定的精度逼近定義在緊集上的連續(xù)函數(shù)，能夠有效的處理非線(xiàn)性系統(tǒng)的不確定性。本文就此領(lǐng)域展開(kāi)相關(guān)問(wèn)題的研究。針對(duì)嚴(yán)格反饋的單輸入單輸出(SISO)不確定非線(xiàn)性系統(tǒng)、多輸入多輸出(MIMO)不確定非線(xiàn)性系統(tǒng)和互聯(lián)不確定非線(xiàn)性大系統(tǒng)，在系統(tǒng)的部分狀態(tài)不可測(cè)、存在未建模動(dòng)態(tài)和外界干擾等情況下，結(jié)合模糊自適應(yīng)控制、ba

2、ckstepping設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)平面控制、命令濾波設(shè)計(jì)、小增益定理和改變供能函數(shù)等控制方法，分別研究了系統(tǒng)的輸出反饋穩(wěn)定控制、輸出跟蹤和干擾抑制等問(wèn)題。本文的主要工作如下:
　　1)研究了一類(lèi)嚴(yán)格反饋SISO不確定非線(xiàn)性系統(tǒng)的輸出反饋控制問(wèn)題。在狀態(tài)不可測(cè)的條件下，給出新穎的非線(xiàn)性模糊動(dòng)態(tài)高增益觀測(cè)器的設(shè)計(jì)，將模糊自適應(yīng)控制和backstepping設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，給出輸出反饋控制器的設(shè)計(jì)，基于Lyapunov穩(wěn)定性分析，證明整個(gè)閉

3、環(huán)系統(tǒng)的所有信號(hào)一致有界，觀測(cè)誤差收斂到零的一個(gè)充分小鄰域內(nèi)。
　　2)研究了一類(lèi)嚴(yán)格反饋SISO動(dòng)態(tài)不確定非線(xiàn)性系統(tǒng)的輸出反饋幾乎干擾解耦問(wèn)題。設(shè)計(jì)模糊動(dòng)態(tài)高增益觀測(cè)器估計(jì)不可測(cè)狀態(tài)，結(jié)合模糊自適應(yīng)backstepping控制、小增益定理和改變供能函數(shù)方法，給出模糊自適應(yīng)魯棒控制器的設(shè)計(jì)。通過(guò)Lyapunov穩(wěn)定性分析證明了所設(shè)計(jì)的控制器保證閉環(huán)系統(tǒng)在輸入到狀態(tài)實(shí)際穩(wěn)定(ISpS)意義下穩(wěn)定，同時(shí)在Lp增益的意義下抑制了干擾對(duì)輸

4、出的影響。
　　3)研究了MIMO不確定非線(xiàn)性系統(tǒng)的輸出反饋幾乎干擾解耦問(wèn)題。針對(duì)嚴(yán)格反饋MIMO非線(xiàn)性系統(tǒng)，設(shè)計(jì)高增益觀測(cè)器構(gòu)建系統(tǒng)不可測(cè)狀態(tài)，在利用backstepping方法設(shè)計(jì)輸出反饋控制器的過(guò)程中，引入動(dòng)態(tài)平面控制，避免了backstepping設(shè)計(jì)中對(duì)虛擬控制的重復(fù)求導(dǎo)，減少了計(jì)算量，在抑制干擾的同時(shí)保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。將上述方法推廣到更一般化的具有嵌套式下三角結(jié)構(gòu)的MIMO非線(xiàn)性系統(tǒng)，不同的是引入兩階命令濾波，取消

5、了動(dòng)態(tài)平面控制設(shè)計(jì)中需要構(gòu)造一個(gè)緊集的限制。
　　4)研究了一類(lèi)嚴(yán)格反饋不確定非線(xiàn)性互聯(lián)大系統(tǒng)的分散輸出反饋跟蹤控制問(wèn)題。在系統(tǒng)狀態(tài)不可測(cè)的條件下，設(shè)計(jì)高增益觀測(cè)器來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)不可測(cè)狀態(tài)，綜合運(yùn)用模糊自適應(yīng)backstepping控制和滑模濾波設(shè)計(jì)，給出模糊自適應(yīng)控制器的設(shè)計(jì)，滑模濾波的引入是為了解決傳統(tǒng)backstepping控制在運(yùn)算過(guò)程中出現(xiàn)的“計(jì)算膨脹”，設(shè)計(jì)的控制器保證閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號(hào)一致有界，使得輸出跟蹤誤差和觀測(cè)誤差

6、都收斂到零的一個(gè)充分小鄰域內(nèi)。
　　5)研究了一類(lèi)嚴(yán)格反饋動(dòng)態(tài)不確定非線(xiàn)性互聯(lián)大系統(tǒng)的分散輸出反饋幾乎干擾解耦問(wèn)題，在系統(tǒng)狀態(tài)不可測(cè)的條件下，設(shè)計(jì)高增益觀測(cè)器來(lái)構(gòu)建系統(tǒng)不可測(cè)狀態(tài)，結(jié)合模糊自適應(yīng)控制和backstepping設(shè)計(jì)方法，給出模糊自適應(yīng)魯棒控制器的設(shè)計(jì)，通過(guò)非二次型Lyapunov函數(shù)分析證明了設(shè)計(jì)的控制器不僅保證閉環(huán)系統(tǒng)是積分輸入到狀態(tài)實(shí)際穩(wěn)定的，同時(shí)在Lp增益意義下抑制了干擾對(duì)輸出的影響。
　　6)針對(duì)上述提