非線性系統(tǒng)的滑?？刂蒲芯?pdf

1、建立在微分幾何理論基礎(chǔ)上的非線性系統(tǒng)的解耦與靜態(tài)反饋線性化控制，使得非線性系統(tǒng)的研究模式擺脫了局部線性化和小范圍運(yùn)動(dòng)的限制，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的大范圍分析和綜合。但是，微分幾何控制必須依賴于系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型，而實(shí)際的控制系統(tǒng)往往受到時(shí)滯，參數(shù)不確定性以及外部擾動(dòng)的影響，這為系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的困難。 本文深入研究了非線性系統(tǒng)滑?？刂评碚摚米兘Y(jié)構(gòu)控制的滑動(dòng)模態(tài)對(duì)于參數(shù)攝動(dòng)以及外部擾動(dòng)的魯棒特性，與微分幾何理論相結(jié)合，既提高了系

2、統(tǒng)的魯棒性，又解決了非線性系統(tǒng)滑模面不易構(gòu)造的難題。本文提出的控制策略減弱了非線性系統(tǒng)滑?？刂葡嚓P(guān)文獻(xiàn)中對(duì)于系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型以及不確定性的嚴(yán)格限制條件。此外，由于滑模控制系統(tǒng)的強(qiáng)魯棒性只是存在于系統(tǒng)的滑動(dòng)模態(tài)上，而其趨進(jìn)模態(tài)的魯棒性差一直是無(wú)法忽視的問(wèn)題。本文提出了利用動(dòng)態(tài)控制參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，動(dòng)態(tài)的控制參數(shù)不但用于削弱抖振的影響，還用于補(bǔ)償參數(shù)攝動(dòng)對(duì)系統(tǒng)趨近模態(tài)的影響。 實(shí)際系統(tǒng)中普遍存在的非線性時(shí)滯系統(tǒng)由于其雙重復(fù)雜性，相關(guān)的控制理

3、論研究進(jìn)行的很少。鑒于控制應(yīng)用的實(shí)際需要，本文分別利用精確線性化理論與滑?？刂撇呗葬槍?duì)非線性時(shí)滯系統(tǒng)進(jìn)行解耦控制。文中提出了系統(tǒng)可解耦的充分條件，并比較了兩種方法對(duì)于數(shù)學(xué)模型的限制條件以及各自閉環(huán)系統(tǒng)的魯棒性。 不確定非線性系統(tǒng)的魯棒控制研究一直深受重視，由于魯棒控制理論的實(shí)質(zhì)是在犧牲一定的性能指標(biāo)的前提下，提高了系統(tǒng)的魯棒性。這種魯棒控制策略常常限制了閉環(huán)系統(tǒng)的帶寬，因而降低了系統(tǒng)的跟蹤性能與抗干擾性。滑?？刂剖翘岣呦到y(tǒng)魯棒性

4、的有效方法，但是由于非線性系統(tǒng)的滑模面的構(gòu)造相當(dāng)困難，因而限制了滑?？刂圃诜蔷€性系統(tǒng)控制中的應(yīng)用。本文深入研究了非線性系統(tǒng)的滑模控制，利用非線性坐標(biāo)變換簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并充分發(fā)揮了滑動(dòng)模態(tài)對(duì)于系統(tǒng)攝動(dòng)及擾動(dòng)的不變性特點(diǎn)。 最小相位非線性系統(tǒng)卣于其良好的控制特性，在非線性系統(tǒng)控制理論研究方面深受重視，而在實(shí)際的工程中，許多非線性系統(tǒng)的零動(dòng)態(tài)可能是不穩(wěn)定的，所以，非最小相位非線性系統(tǒng)的控制研究同樣具有重要的意義。鑒于最小相位系統(tǒng)的反

5、饋可鎮(zhèn)定性，本文以輸出向量的各階導(dǎo)數(shù)設(shè)計(jì)切換函數(shù)，并在非線性坐標(biāo)變換的作用下，使系統(tǒng)的滑動(dòng)模態(tài)呈線性，從而可以利用狀態(tài)反饋實(shí)現(xiàn)極點(diǎn)配置、最優(yōu)控制、最優(yōu)固定特征的結(jié)構(gòu)配置。而在非最小相位系統(tǒng)的滑?？刂蒲芯恐?，引入了虛擬控制用來(lái)鎮(zhèn)定系統(tǒng)的零動(dòng)態(tài)，并保證滑?？刂葡到y(tǒng)在閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定域內(nèi)對(duì)于參數(shù)攝動(dòng)具有魯棒性。 本文將非線性系統(tǒng)滑?？刂频难芯砍晒麘?yīng)用于低速運(yùn)行自治式潛水器的控制中，首次改變了潛水器系統(tǒng)僅僅只能在單個(gè)的操作點(diǎn)實(shí)現(xiàn)解耦與線性