基于動態(tài)增益與齊次占優(yōu)技術的非線性系統(tǒng)控制器設計.pdf

1、非線性系統(tǒng)一般可通過多種微分方程描述.現(xiàn)實生活中，有許多實際的模型，如機械模型，生物系統(tǒng)模型等，所以研究此類系統(tǒng)有一定的實際意義.值得一提的是，非線性系統(tǒng)中經(jīng)常會存在參數(shù)不確定性，時間延遲和隨機擾動等，這就使得與之相關的控制問題更難以解決，因此研究這類系統(tǒng)的控制問題還具有一定的理論價值.受最近一些成果的啟發(fā)和影響，本文主要針對三類非線性系統(tǒng)包括高階非線性系統(tǒng)，非完整系統(tǒng)以及柔性關節(jié)機器人系統(tǒng)進行了研究.對于高階非線性系統(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)的自適應控制問題，同時進一步將理論結果推廣到時滯非線性系統(tǒng)的控制問題上.對于非完整系統(tǒng)，在系統(tǒng)具有時滯和復雜非線性增長條件下進一步研究了其輸出反饋控制問題.對于柔性關節(jié)機器人系統(tǒng)，探討了具有參數(shù)不確定性和隨機擾動的系統(tǒng)的建模與自適應跟蹤控制問題.本文的主要研究工作可分為五部分內容:
　　一、本部分針對一類不確定非線性系統(tǒng)的全局狀態(tài)反饋問題，提出了一種解耦自適應控制算法，也就是動態(tài)增益與自適應齊次

3、占優(yōu)相結合的方法.與傳統(tǒng)的自適應反推法/調節(jié)函數(shù)方法相比，這種方法的主要不同在于參數(shù)估計的構造及非線性項的處理上.該方法允許系統(tǒng)控制律和自適應律經(jīng)引入動態(tài)增益被分開設計，并通過適當?shù)剡x擇參數(shù)給出其形式.提出的自適應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、本部分針對一類具有未知增長條件的前饋非線性系統(tǒng)，基于動態(tài)增益方法提出了一種新的自適應控制策略.進一步設計了維數(shù)更低且不需

4、參數(shù)估計的控制器，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.通過一個數(shù)值仿真例子驗證了所提出方法的有效性.
　　三、本部分針對一類具有時變時滯的非線性系統(tǒng)，研究了其全局自適應狀態(tài)反饋鎮(zhèn)定問題.通過運用動態(tài)增益與齊次占優(yōu)技術，提出了三種新的自適應控制算法，設計了相應的具有顯式結構的控制器.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.并進一步將上述算法成功地應用到高階時滯非線性系統(tǒng)上.實際例子和數(shù)值例子驗證所提理論的

5、有效性.
　　四、本部分針對一類時滯非完整系統(tǒng)，研究了其輸出反饋鎮(zhèn)定問題.本部分的一個顯著特點或難點在于系統(tǒng)含有多項式非線性增長條件.運用輸入-狀態(tài)變換方法，齊次占優(yōu)方法和Layapunov-Krasovskii理論，構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.仿真例子驗證了所提方法的有效性.
　　五、本部分針對一類受隨機擾動的不確定柔性關節(jié)機器人系統(tǒng)，研究其建模與自適應跟蹤控制問題.通過合理的引入隨機噪