非線性系統(tǒng)模糊高增益輸出反饋控制器設計.pdf

1、物理系統(tǒng)本質上都是非線性的，而且是不確定的，通常受到外界擾動、不確定動態(tài)輸入和時滯等不確定非線性因素的影響。模糊邏輯系統(tǒng)能夠以任意給定的精度逼近定義在緊集上的連續(xù)函數(shù)，能夠有效的處理非線性系統(tǒng)的不確定性。本文就此領域展開相關問題的研究。針對嚴格反饋的單輸入單輸出(SISO)不確定非線性系統(tǒng)、多輸入多輸出(MIMO)不確定非線性系統(tǒng)和互聯(lián)不確定非線性大系統(tǒng)，在系統(tǒng)的部分狀態(tài)不可測、存在未建模動態(tài)和外界干擾等情況下，結合模糊自適應控制、ba

2、ckstepping設計、動態(tài)平面控制、命令濾波設計、小增益定理和改變供能函數(shù)等控制方法，分別研究了系統(tǒng)的輸出反饋穩(wěn)定控制、輸出跟蹤和干擾抑制等問題。本文的主要工作如下:
　　1)研究了一類嚴格反饋SISO不確定非線性系統(tǒng)的輸出反饋控制問題。在狀態(tài)不可測的條件下，給出新穎的非線性模糊動態(tài)高增益觀測器的設計，將模糊自適應控制和backstepping設計方法相結合，給出輸出反饋控制器的設計，基于Lyapunov穩(wěn)定性分析，證明整個閉

3、環(huán)系統(tǒng)的所有信號一致有界，觀測誤差收斂到零的一個充分小鄰域內。
　　2)研究了一類嚴格反饋SISO動態(tài)不確定非線性系統(tǒng)的輸出反饋幾乎干擾解耦問題。設計模糊動態(tài)高增益觀測器估計不可測狀態(tài)，結合模糊自適應backstepping控制、小增益定理和改變供能函數(shù)方法，給出模糊自適應魯棒控制器的設計。通過Lyapunov穩(wěn)定性分析證明了所設計的控制器保證閉環(huán)系統(tǒng)在輸入到狀態(tài)實際穩(wěn)定(ISpS)意義下穩(wěn)定，同時在Lp增益的意義下抑制了干擾對輸

4、出的影響。
　　3)研究了MIMO不確定非線性系統(tǒng)的輸出反饋幾乎干擾解耦問題。針對嚴格反饋MIMO非線性系統(tǒng)，設計高增益觀測器構建系統(tǒng)不可測狀態(tài)，在利用backstepping方法設計輸出反饋控制器的過程中，引入動態(tài)平面控制，避免了backstepping設計中對虛擬控制的重復求導，減少了計算量，在抑制干擾的同時保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。將上述方法推廣到更一般化的具有嵌套式下三角結構的MIMO非線性系統(tǒng)，不同的是引入兩階命令濾波，取消

5、了動態(tài)平面控制設計中需要構造一個緊集的限制。
　　4)研究了一類嚴格反饋不確定非線性互聯(lián)大系統(tǒng)的分散輸出反饋跟蹤控制問題。在系統(tǒng)狀態(tài)不可測的條件下，設計高增益觀測器來構建系統(tǒng)不可測狀態(tài)，綜合運用模糊自適應backstepping控制和滑模濾波設計，給出模糊自適應控制器的設計，滑模濾波的引入是為了解決傳統(tǒng)backstepping控制在運算過程中出現(xiàn)的“計算膨脹”，設計的控制器保證閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號一致有界，使得輸出跟蹤誤差和觀測誤差

6、都收斂到零的一個充分小鄰域內。
　　5)研究了一類嚴格反饋動態(tài)不確定非線性互聯(lián)大系統(tǒng)的分散輸出反饋幾乎干擾解耦問題，在系統(tǒng)狀態(tài)不可測的條件下，設計高增益觀測器來構建系統(tǒng)不可測狀態(tài)，結合模糊自適應控制和backstepping設計方法，給出模糊自適應魯棒控制器的設計，通過非二次型Lyapunov函數(shù)分析證明了設計的控制器不僅保證閉環(huán)系統(tǒng)是積分輸入到狀態(tài)實際穩(wěn)定的，同時在Lp增益意義下抑制了干擾對輸出的影響。
　　6)針對上述提