不確定非線性系統(tǒng)的時(shí)變和不連續(xù)控制方法.pdf

1、不確定非線性系統(tǒng)的反饋控制是控制理論中一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人系統(tǒng)、航天系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等.與線性系統(tǒng)相比，非線性系統(tǒng)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的描述更精確，但研究起來更復(fù)雜，往往需要抽象的現(xiàn)代數(shù)學(xué)工具和復(fù)雜控制設(shè)計(jì)方法.另一方面，對(duì)實(shí)際系統(tǒng)來說，由于存在測(cè)量誤差以及受外部干擾等的影響，不確定性不可避免地存在于系統(tǒng)中，這些不確定性的存在加大了系統(tǒng)的控制難度，給現(xiàn)有的控制理論提出了挑戰(zhàn).因此，對(duì)不確定非線性系統(tǒng)反饋控制的研究既有理論價(jià)值

2、又有實(shí)際意義.
　　一般來說，與連續(xù)反饋控制相比，連續(xù)時(shí)變反饋控制和不連續(xù)反饋控制的控制能力更強(qiáng).受此啟發(fā)，本文針對(duì)當(dāng)系統(tǒng)存在嚴(yán)重不確定性/未知性，嚴(yán)重時(shí)變性或強(qiáng)非線性時(shí)，現(xiàn)有控制框架難以實(shí)施的現(xiàn)狀，發(fā)展了不確定非線性系統(tǒng)的時(shí)變和不連續(xù)控制方法，解決了幾類更一般的非線性系統(tǒng)的反饋鎮(zhèn)定問題，本質(zhì)上放寬了對(duì)系統(tǒng)的假設(shè).
　　首先，本文研究了一類不確定時(shí)變非線性系統(tǒng)的全局輸出反饋鎮(zhèn)定問題.系統(tǒng)的顯著特征為未知的控制系數(shù)和增長(zhǎng)率為本

3、質(zhì)時(shí)變的和多項(xiàng)式輸出的不可測(cè)狀態(tài)增長(zhǎng)，因而與現(xiàn)有文獻(xiàn)相比，系統(tǒng)包含強(qiáng)非線性、嚴(yán)重不確定性/未知性和嚴(yán)重時(shí)變性，這也使得現(xiàn)有文獻(xiàn)中的控制設(shè)計(jì)方法不再適用.為此，發(fā)展了時(shí)變自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)方法，而不是純自適應(yīng)方法，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的全局輸出反饋鎮(zhèn)定.此外，當(dāng)系統(tǒng)存在加性輸入干擾時(shí)，所設(shè)計(jì)的控制器仍然有效.需指出的是，干擾不必是周期的且不必被已知常數(shù)所限制，因而本質(zhì)不同于已有結(jié)果.
　　其次，本文針對(duì)一類帶有較弱假設(shè)條件的高階不確定非線性系統(tǒng)，

4、研究了全局輸出反饋鎮(zhèn)定問題.本質(zhì)不同于現(xiàn)有文獻(xiàn)，所研究系統(tǒng)同時(shí)包含強(qiáng)非線性、嚴(yán)重未知性、不可測(cè)性和時(shí)變性，這體現(xiàn)在未知時(shí)變控制系統(tǒng)和帶有增長(zhǎng)率為未知時(shí)間和輸出函數(shù)的高階和低階不可測(cè)狀態(tài)增長(zhǎng).認(rèn)識(shí)到自適應(yīng)技術(shù)難以實(shí)施，通過聯(lián)合時(shí)變方法、確定等價(jià)原理和齊次控制方法，提出了時(shí)變?cè)O(shè)計(jì)框架.通過適當(dāng)選取設(shè)計(jì)函數(shù)，所設(shè)計(jì)的控制器使得閉環(huán)系統(tǒng)所有信號(hào)有界且最終趨于零.
　　再次，本文針對(duì)一類不確定非線性系統(tǒng)，研究了基于切換和學(xué)習(xí)策略的全局自適應(yīng)

5、鎮(zhèn)定.所研究系統(tǒng)同時(shí)包含未知控制方向、未知輸入干擾和未知增長(zhǎng)率，這使得所研究問題更具挑戰(zhàn)性且本質(zhì)不同于已有文獻(xiàn)的結(jié)果.為解決該問題，通過綜合反推技術(shù)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)和自適應(yīng)切換，一個(gè)基于切換和學(xué)習(xí)的自適應(yīng)框架被提出.所設(shè)計(jì)的控制保證了閉環(huán)系統(tǒng)所有信號(hào)有界，且閉環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)全局收斂到零.
　　最后，本文研究了一類控制系數(shù)未知的高階不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)鎮(zhèn)定控制設(shè)計(jì).盡管該問題已經(jīng)得到解決，但是所設(shè)計(jì)的控制器是非線性反饋形式，較為復(fù)雜.與

6、現(xiàn)有文獻(xiàn)不同，本部分通過綜合運(yùn)用增加冪積分技術(shù)和切換自適應(yīng)控制方法，給出了該控制問題的更為簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)的新型線性反饋控制器，使得系統(tǒng)狀態(tài)有界且最終趨于零.值得指出的是，與切換自適應(yīng)控制文獻(xiàn)相比，本部分所研究的非線性系統(tǒng)具有更嚴(yán)重的不確定/未知性和更強(qiáng)的非線性，這主要體現(xiàn)在未知的系統(tǒng)控制系數(shù)和更高的系統(tǒng)的冪次中.
　　總之，本文所提控制方法對(duì)嚴(yán)重不確定性/未知性和嚴(yán)重時(shí)變性具有很強(qiáng)的補(bǔ)償能力，且容易與現(xiàn)有的控制框架相結(jié)合，這對(duì)解決