不確定非線性系統(tǒng)的輸出調節(jié)及其應用.pdf

1、非線性系統(tǒng)的輸出調節(jié)問題是控制理論及應用中的重要問題之一,涵蓋了系統(tǒng)的鎮(zhèn)定、跟蹤給定的參考信號和抑制干擾等特殊的控制問題。輸出調節(jié)的目標是尋找反饋控制器使所得到的閉環(huán)系統(tǒng)信號最終一致有界,并且能夠漸近跟蹤參考輸入或抑制干擾。當參考輸入和非期望擾動由一類被稱為外系統(tǒng)的自治微分方程生成時,該問題也稱為伺服問題。
　　本文在以往工作的基礎上,著重討論了具有不確定性的非線性系統(tǒng)的控制問題。先針對系統(tǒng)狀態(tài)已知,部分狀態(tài)未知及狀態(tài)具有時滯的情

2、況對不確定非線性系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題進行研究。然后又進一步研究了不確定系統(tǒng)的輸出調節(jié)問題,并將輸出調節(jié)理論應用到微型飛行器的姿態(tài)跟蹤和干擾抑制問題。文中作了如下工作:
　　第一,針對輸出調節(jié)問題的特殊情況,研究了三類不確定非線性系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題。先針對一類具有奇次冪的不確定非線性高階系統(tǒng),在假設狀態(tài)已知的情況下,基于有限時間穩(wěn)定引入加冪積分器并設計能夠應對系統(tǒng)具有不確定性的非-Lipschitz連續(xù)的狀態(tài)反饋控制律。然后針對一類狀態(tài)不可直

3、接測量的純反饋非線性系統(tǒng),用模糊邏輯系統(tǒng)去逼近未知非線性函數,利用濾波解決了一般控制器中遇到的代數循環(huán)問題,結合廣義的高增益觀測器和Lyapunov穩(wěn)定性理論提出了自適應的輸出反饋控制器。最后考慮系統(tǒng)狀態(tài)中具有時滯的情況,在不確定的非線性是高階的假設條件下,提出了具有時滯的齊次系統(tǒng)的概念和延拓的齊次占優(yōu)定理,在齊次增長條件下,基于延拓的齊次占優(yōu)定理和低增益的觀測器證明了跟時滯無關的輸出反饋控制器的存在性。
　　第二,針對一類不確定

4、性不能被已知光滑函數界定且具有線性外系統(tǒng)的不確定非線性系統(tǒng),研究了其輸出調節(jié)問題。引入動態(tài)面控制法避免了“膨脹項”的產生,減少計算量。同時引入具有誤差的內模方程,利用外系統(tǒng)信息鎮(zhèn)定控制項,提出一種具有動態(tài)面控制的光滑的狀態(tài)反饋控制律。將非光滑分析理論應用到Backstepping設計方法中,避免了所求的虛擬控制一定為光滑函數,結合內模原理給出非光滑的狀態(tài)反饋的控制律。
　　第三,針對系統(tǒng)狀態(tài)不可直接測量的一類具有動態(tài)不確定性的不確

5、定非線性系統(tǒng),研究了由非線性外系統(tǒng)驅動的的輸出調節(jié)問題。利用動態(tài)信號去處理不匹配的動態(tài),利用高增益的狀態(tài)觀測器去估計狀態(tài),設計非線性內模,結合模糊邏輯控制和自適應Backstepping設計方法,設計出模糊自適應的輸出反饋控制律和自適應律。
　　第四,針對一類含有時滯非線性不確定系統(tǒng),研究了具有線性外系統(tǒng)的輸出調節(jié)問題。在Backstepping設計的框架下,引入Lyapunov-Krasovskii泛函,結合模糊觀測器和內模原理