具有未建模動(dòng)態(tài)的純反饋系統(tǒng)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制研究.pdf

1、實(shí)際的非線性系統(tǒng)往往存在系統(tǒng)函數(shù)未知、控制增益未知、未建模動(dòng)態(tài)等多種不確定性，其中，未建模動(dòng)態(tài)可能會(huì)破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件，易造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，因而包含未建模動(dòng)態(tài)的不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制得到了人們的廣泛研究.而具有純反饋形式的非線性系統(tǒng)由于其系統(tǒng)狀態(tài)與系統(tǒng)函數(shù)不可分離，因此相對(duì)于嚴(yán)格反饋形式，對(duì)這類(lèi)系統(tǒng)的研究更為復(fù)雜.近年來(lái)，關(guān)于非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在滿足穩(wěn)定性要求的前提下，進(jìn)一步提出了誤差約束或動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，要求跟蹤誤差滿足常值約

2、束或以一定的收斂率收斂到預(yù)設(shè)的小殘差集內(nèi)，也就是輸出約束及預(yù)設(shè)性能控制.將這種約束施加到嚴(yán)格反饋或純反饋系統(tǒng)的可量測(cè)狀態(tài)上，則形成狀態(tài)約束問(wèn)題.對(duì)此，目前常用的解決方法是引入模型預(yù)估控制、誤差轉(zhuǎn)換、障礙Lyapunov函數(shù)等.針對(duì)這些自適應(yīng)控制熱點(diǎn)問(wèn)題，本文利用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近能力，將Lyapunov穩(wěn)定性理論、自適應(yīng)控制理論、動(dòng)態(tài)面控制、分散控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，對(duì)幾類(lèi)帶有未建模動(dòng)態(tài)和狀態(tài)或輸出約束的非線性系統(tǒng)，分別提出了幾種自適

3、應(yīng)控制方案，主要成果如下:
　　第一，針對(duì)一類(lèi)具有狀態(tài)和輸入未建模動(dòng)態(tài)且控制增益符號(hào)未知的純反饋非線性系統(tǒng)，利用非線性變換、改進(jìn)的動(dòng)態(tài)面控制方法和Nussbaum函數(shù)性質(zhì)，提出兩種自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制方案.利用正則化信號(hào)來(lái)約束輸入未建模動(dòng)態(tài)，從而有效地抑制其產(chǎn)生的擾動(dòng).通過(guò)引入動(dòng)態(tài)信號(hào)，有效地處理了由狀態(tài)未建模動(dòng)態(tài)引起的動(dòng)態(tài)不確定性.通過(guò)在總的Lyapunov函數(shù)中加入非負(fù)正則化信號(hào)，并利用動(dòng)態(tài)面控制證明的特點(diǎn)，有效地處理了控制信號(hào)的

4、有界性.通過(guò)理論分析證明了閉環(huán)控制系統(tǒng)是半全局一致終結(jié)有界的.通過(guò)倒立擺模型及三階系統(tǒng)的數(shù)值仿真驗(yàn)證了所提方案的有效性.
　　第二，針對(duì)一類(lèi)具有未建模動(dòng)態(tài)、輸出及狀態(tài)約束的純反饋非線性系統(tǒng)，通過(guò)非線性變換將純反饋非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為形式上的嚴(yán)格反饋非線性系統(tǒng).利用改進(jìn)的動(dòng)態(tài)面控制方法，提出了一種新的自適應(yīng)控制方案.利用動(dòng)態(tài)信號(hào)處理未建模動(dòng)態(tài)，在第一步及遞推的每一步引入障礙Lyapunov函數(shù)(BLF)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的虛擬控制及自適應(yīng)控制律

5、并保證閉環(huán)系統(tǒng)有界，從而實(shí)現(xiàn)輸出及狀態(tài)約束.數(shù)值仿真驗(yàn)證了所提方案的有效性.
　　第三，針對(duì)一類(lèi)具有狀態(tài)未建模動(dòng)態(tài)和輸出約束的非線性純反饋耦合大系統(tǒng)，通過(guò)利用改進(jìn)的動(dòng)態(tài)面控制方法，提出了一種分散自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制方法.在遞推設(shè)計(jì)的第一步引入了積分型障礙Lyapunov函數(shù)(iBLF)，利用Young' s不等式及分離定理，設(shè)計(jì)虛擬控制器.利用穩(wěn)定性分析中引入的緊集及動(dòng)態(tài)面控制中穩(wěn)定性分析的特點(diǎn)，有效地處理了耦合作用項(xiàng)，證明了閉環(huán)系統(tǒng)