基于收縮理論的非線性控制及在無(wú)人機(jī)中的應(yīng)用研究.pdf

1、非線性系統(tǒng)是科學(xué)研究及現(xiàn)實(shí)生活各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)普遍存在的現(xiàn)象，因此非線性系統(tǒng)的控制研究，有著重要的理論和實(shí)際意義，并成為控制理論研究的熱點(diǎn)之一。在傳統(tǒng)非線性分析中，李雅普諾夫分析是常用的一種研究方法，該理論著重討論的是平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性，即當(dāng)系統(tǒng)受到輕微作用后，能否自動(dòng)恢復(fù)到平衡點(diǎn)的能力。近年來(lái)，收縮理論作為一種研究非線性系統(tǒng)收斂性的新方法被提出并得到了廣泛的應(yīng)用。作為一個(gè)非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論，收縮分析是基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和微分幾何的，并不需要知

2、道系統(tǒng)標(biāo)稱狀態(tài)或者平衡點(diǎn)的具體信息，因此是一種更有前景的分析方法。本論文針對(duì)基于收縮理論的非線性控制以及在無(wú)人機(jī)中的應(yīng)用展開(kāi)以下三個(gè)方面的研究：
　　針對(duì)一般的非線性參數(shù)嚴(yán)反饋系統(tǒng)，從系統(tǒng)軌跡收斂性角度出發(fā)，提出了一種基于收縮理論的自適應(yīng)反步跟蹤控制方法，首先為了保證收縮性，根據(jù)子系統(tǒng)的分層聯(lián)接方式對(duì)虛擬及實(shí)際控制輸入進(jìn)行了設(shè)計(jì)，然后針對(duì)不確定性參數(shù)，利用收縮自適應(yīng)設(shè)計(jì)了自適應(yīng)估計(jì)律，并依據(jù)收縮自適應(yīng)引理確保閉環(huán)系統(tǒng)軌跡的漸近收斂

3、性以及估計(jì)值的有界性。
　　針對(duì)一類不確定非線性參數(shù)嚴(yán)反饋系統(tǒng)，提出了基于收縮理論的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制方法。動(dòng)態(tài)面控制器設(shè)計(jì)保證各子系統(tǒng)關(guān)于狀態(tài)誤差部分收縮；對(duì)于不確定參數(shù)構(gòu)造收縮自適應(yīng)律；并利用收縮下的奇異攝動(dòng)分析降階處理子系統(tǒng)，確保降階前后狀態(tài)誤差間的偏差及濾波誤差有界；通過(guò)分層子系統(tǒng)的收縮魯棒性分析，證明了原閉環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)半全局收斂到以期望軌跡為中心的球域內(nèi)，保證了跟蹤誤差及自適應(yīng)估計(jì)有界。
　　針對(duì)無(wú)擾動(dòng)的無(wú)人機(jī)姿態(tài)角模