復(fù)雜系統(tǒng)多干擾抵消與抑制理論及其應(yīng)用研究.pdf

1、在實際應(yīng)用中,復(fù)雜系統(tǒng)受其自身特性和工作環(huán)境的影響,會呈現(xiàn)出很強的非線性、不確定性,包含多變量耦合以及各種外部輸入信號或噪聲的干擾。實現(xiàn)對這些外部信號或者不確定因素的抵消和抑制是提高系統(tǒng)控制性能的關(guān)鍵,最近基于干擾觀測器的控制(DOBC)策略作為有效的抗干擾方法引起了學(xué)者們的極大關(guān)注,并取得了極大的理論與實際意義。本論文將DOBC策略推廣到不確定擾動的抵消與抑制中,并且結(jié)合復(fù)合分層抗干擾控制思想,對幾種復(fù)雜系統(tǒng)在多干擾環(huán)境下給出了干擾觀

2、測器以及相應(yīng)魯棒控制器的設(shè)計方法。本文的創(chuàng)新性工作如下:
　　 (1)研究了一類不確定非線性系統(tǒng)的抗干擾控制問題,所考慮的干擾由可建模外部系統(tǒng)描述,未建模動態(tài)定義為不確定非線性有界函數(shù)。給出了對外部系統(tǒng)擾動的觀測器構(gòu)造方法,然后構(gòu)造包含有干擾觀測器和魯棒控制器的復(fù)合控制系統(tǒng)。控制目的是使得魯棒控制器抑制不確定函數(shù)的影響,干擾觀測器抵消可建模外部干擾,并且觀測器和復(fù)合閉環(huán)系統(tǒng)的性能可以同時得到保證。
　　 (2)分析了一類

3、非線性機器人系統(tǒng)的抗干擾控制問題,這類系統(tǒng)可能包括振動、摩擦、測量噪聲、執(zhí)行機構(gòu)誤差以及源自未建模動態(tài)造成的等價干擾。對于這類非線性強耦合的復(fù)雜系統(tǒng),現(xiàn)有的大多數(shù)抗干擾控制只能考慮一種類型的干擾,這就增加了設(shè)計的保守性。針對這類多源干擾下的不確定機器人系統(tǒng)提出一種復(fù)合分層抗干擾策略。擾動可以分為兩類,一類可以由包含攝動項的外系統(tǒng)來描述,另一類是測量噪聲等范數(shù)有界擾動。首先設(shè)計非線性干擾觀測器來估計有模型擾動,然后結(jié)合一個鎮(zhèn)定控制器可同時

4、實現(xiàn)第一類擾動的抵消與第二類擾動的抑制。
　　 (3)將未知頻率正弦擾動的估計和抵消引入到基于干擾觀測器控制結(jié)構(gòu)中,可以解決一類不確定多輸入多輸出非線性系統(tǒng)的擾動補償問題。通過構(gòu)造兩步觀測器實現(xiàn)對未知頻率擾動的估計,并結(jié)合一個鎮(zhèn)定控制器可以獲得較好的控制性能。該方法具備經(jīng)典DOBC的特點,克服了傳統(tǒng)自適應(yīng)方法收斂速度慢、暫態(tài)性能不夠清晰以及對未建模動態(tài)比較敏感等不足。
　　 (4)研究了一類多輸入多輸出非線性系統(tǒng)的抗干擾