具有輸出約束的非線性系統(tǒng)自適應輸出反饋控制研究.pdf

1、在許多實際非線性系統(tǒng)中，未建模動態(tài)的存在嚴重降低了閉環(huán)系統(tǒng)的性能，甚至會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定.實現(xiàn)對未建模動態(tài)影響的抵消和抑制是提高系統(tǒng)控制性能的關鍵.此外，為了確保系統(tǒng)的高性能和安全性，實際控制系統(tǒng)通常會對其輸出和狀態(tài)變量進行約束.在實際操作中，如果違反約束條件，將會導致系統(tǒng)性能下降甚至是系統(tǒng)損毀.目前對無約束系統(tǒng)的研究已經(jīng)非常成熟，但各種約束的存在使得無約束系統(tǒng)控制方法不能很好地應用到有約束系統(tǒng)中，這就使得對有約束系統(tǒng)的深入研究變得非常

2、必要.本文針對幾類具有未建模動態(tài)和輸出約束的非線性系統(tǒng)，分別基于障礙Lyapunov函數(shù)(BLF)、積分型障礙Lyapunov函數(shù)(iBLF)和非線性映射(NM)，提出了四種自適應動態(tài)面控制方案.現(xiàn)將論文的主要內(nèi)容總結如下:
　　第一，基于未建模子系統(tǒng)是指數(shù)輸入狀態(tài)實際穩(wěn)定的假設，針對一類具有狀態(tài)未建模動態(tài)和對稱輸出約束的非線性系統(tǒng)，通過引入BLF，提出了一種自適應動態(tài)面輸出反饋控制方案.利用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(RBF NNs)逼

3、近未知非線性函數(shù).利用K濾波器將復雜的非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗A子系統(tǒng).引入一個可量測的動態(tài)信號來抵消未建模動態(tài)對系統(tǒng)的影響.通過保證BLF有界，達到限制系統(tǒng)輸出的目的.通過理論分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號是半全局一致終結有界的且系統(tǒng)輸出滿足約束條件.最后，利用一個數(shù)值仿真算例進一步驗證了所提控制方案的有效性.
　　第二，針對一類具有狀態(tài)未建模動態(tài)和對稱輸出約束的非線性系統(tǒng)，通過引入iBLF，提出了一種自適應動態(tài)面輸出反饋控制方案.為了

4、降低K濾波器的階數(shù)和相應向量參數(shù)的維數(shù)，避免直接利用RBF NNs估計系統(tǒng)未知非線性函數(shù).通過直接對系統(tǒng)的輸出進行約束，放寬了確保約束滿足的初始條件.為了降低控制器設計的復雜性，采用動態(tài)面控制方法進行控制器設計，同時通過構造適當?shù)奈粗B續(xù)函數(shù)，在穩(wěn)定性分析中，有效地處理了由神經(jīng)網(wǎng)絡逼近和未建模動態(tài)所產(chǎn)生的誤差項.通過理論分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號是半全局一致終結有界的且系統(tǒng)輸出滿足約束條件.最后，利用兩個數(shù)值仿真算例進一步驗證了所提控

5、制方案的有效性.
　　第三，基于未建模子系統(tǒng)是全局指數(shù)穩(wěn)定的假設，針對一類具有狀態(tài)未建模動態(tài)和非對稱輸出約束的非線性系統(tǒng)，通過引入NM，提出了一種自適應動態(tài)面輸出反饋控制方案.基于假設未建模子系統(tǒng)是全局指數(shù)穩(wěn)定的，利用Lyapunov函數(shù)描述未建模動態(tài).通過引入K濾波器和NM，將具有輸出約束的復雜非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為無約束的低階系統(tǒng).通過理論分析證明閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號是半全局一致終結有界的且系統(tǒng)輸出滿足約束條件.最后，利用兩個數(shù)值仿真