基于動(dòng)態(tài)增益與齊次占優(yōu)技術(shù)的非線性系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì).pdf

1、非線性系統(tǒng)一般可通過(guò)多種微分方程描述.現(xiàn)實(shí)生活中，有許多實(shí)際的模型，如機(jī)械模型，生物系統(tǒng)模型等，所以研究此類系統(tǒng)有一定的實(shí)際意義.值得一提的是，非線性系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)存在參數(shù)不確定性，時(shí)間延遲和隨機(jī)擾動(dòng)等，這就使得與之相關(guān)的控制問(wèn)題更難以解決，因此研究這類系統(tǒng)的控制問(wèn)題還具有一定的理論價(jià)值.受最近一些成果的啟發(fā)和影響，本文主要針對(duì)三類非線性系統(tǒng)包括高階非線性系統(tǒng)，非完整系統(tǒng)以及柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了研究.對(duì)于高階非線性系統(tǒng)，分別考慮了具有

2、參數(shù)不確定性的下三角系統(tǒng)和上三角系統(tǒng)的自適應(yīng)控制問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)一步將理論結(jié)果推廣到時(shí)滯非線性系統(tǒng)的控制問(wèn)題上.對(duì)于非完整系統(tǒng)，在系統(tǒng)具有時(shí)滯和復(fù)雜非線性增長(zhǎng)條件下進(jìn)一步研究了其輸出反饋控制問(wèn)題.對(duì)于柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人系統(tǒng)，探討了具有參數(shù)不確定性和隨機(jī)擾動(dòng)的系統(tǒng)的建模與自適應(yīng)跟蹤控制問(wèn)題.本文的主要研究工作可分為五部分內(nèi)容:
　　一、本部分針對(duì)一類不確定非線性系統(tǒng)的全局狀態(tài)反饋問(wèn)題，提出了一種解耦自適應(yīng)控制算法，也就是動(dòng)態(tài)增益與自適應(yīng)齊次

3、占優(yōu)相結(jié)合的方法.與傳統(tǒng)的自適應(yīng)反推法/調(diào)節(jié)函數(shù)方法相比，這種方法的主要不同在于參數(shù)估計(jì)的構(gòu)造及非線性項(xiàng)的處理上.該方法允許系統(tǒng)控制律和自適應(yīng)律經(jīng)引入動(dòng)態(tài)增益被分開(kāi)設(shè)計(jì)，并通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇參數(shù)給出其形式.提出的自適應(yīng)控制律可以保證閉環(huán)系統(tǒng)所有狀態(tài)漸近收斂到零.給出的物理例子和數(shù)值例子均證明了理論的有效性.
　　二、本部分針對(duì)一類具有未知增長(zhǎng)條件的前饋非線性系統(tǒng)，基于動(dòng)態(tài)增益方法提出了一種新的自適應(yīng)控制策略.進(jìn)一步設(shè)計(jì)了維數(shù)更低且不需

4、參數(shù)估計(jì)的控制器，保證了閉環(huán)系統(tǒng)所有狀態(tài)全局有界并且漸近收斂到原點(diǎn).通過(guò)一個(gè)數(shù)值仿真例子驗(yàn)證了所提出方法的有效性.
　　三、本部分針對(duì)一類具有時(shí)變時(shí)滯的非線性系統(tǒng)，研究了其全局自適應(yīng)狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定問(wèn)題.通過(guò)運(yùn)用動(dòng)態(tài)增益與齊次占優(yōu)技術(shù)，提出了三種新的自適應(yīng)控制算法，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的具有顯式結(jié)構(gòu)的控制器.證明了閉環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)全局有界并且原系統(tǒng)狀態(tài)漸近收斂到零.并進(jìn)一步將上述算法成功地應(yīng)用到高階時(shí)滯非線性系統(tǒng)上.實(shí)際例子和數(shù)值例子驗(yàn)證所提理論的

5、有效性.
　　四、本部分針對(duì)一類時(shí)滯非完整系統(tǒng)，研究了其輸出反饋鎮(zhèn)定問(wèn)題.本部分的一個(gè)顯著特點(diǎn)或難點(diǎn)在于系統(tǒng)含有多項(xiàng)式非線性增長(zhǎng)條件.運(yùn)用輸入-狀態(tài)變換方法，齊次占優(yōu)方法和Layapunov-Krasovskii理論，構(gòu)造了一種新的輸出反饋控制律，它可以保證系統(tǒng)狀態(tài)漸近收斂到原點(diǎn).仿真例子驗(yàn)證了所提方法的有效性.
　　五、本部分針對(duì)一類受隨機(jī)擾動(dòng)的不確定柔性關(guān)節(jié)機(jī)器人系統(tǒng)，研究其建模與自適應(yīng)跟蹤控制問(wèn)題.通過(guò)合理的引入隨機(jī)噪