一類不確定積分級聯(lián)系統(tǒng)的抗飽和控制.pdf

1、約束在實際控制系統(tǒng)中是隨處可見的，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求或者實際物理限制，常見的約束主要表現(xiàn)為：系統(tǒng)的各個狀態(tài)量需要滿足有界性、執(zhí)行器輸出存在飽和或者運動空間存在限制等。如果系統(tǒng)在運行過程中違背了約束條件，將無法滿足系統(tǒng)性能要求，甚至是造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，嚴重的情況下還會破壞系統(tǒng)設(shè)備，造成不必要的損失。另外，大多數(shù)物理系統(tǒng)中還經(jīng)常存在由于外界干擾或者模型建立的不精確引起的不確定性，因此，在系統(tǒng)多個性能約束和不確定性同時存在的情況下，如何保證整

2、個系統(tǒng)的穩(wěn)定，設(shè)計出合適的約束系統(tǒng)控制器是當下研究的熱點，也是一個難點問題。
　　根據(jù)上述問題的存在，本文選取了一類不確定積分級聯(lián)系統(tǒng)，進行多目標控制問題的研究。該類系統(tǒng)的動態(tài)表達形式為積分結(jié)構(gòu)，并且該非線性系統(tǒng)中存在參數(shù)的不確定性、外界干擾以及執(zhí)行器輸入的飽和問題。根據(jù)系統(tǒng)的非線性特性，引入了backstepping控制，backstepping方法是用于處理非線性問題的有效工具，設(shè)計過程具有特定的、系統(tǒng)的步驟，通過在每步中選取

3、合理的Lyapunov函數(shù)，設(shè)計出最終控制器的輸入形式，快速地鎮(zhèn)定系統(tǒng)；為了解決系統(tǒng)中含有不確定性和參數(shù)未知的問題，在控制器的設(shè)計中引入了自適應控制，在線估計未知參數(shù)，結(jié)合bacstepping方法，在推導過程中得出未知參數(shù)的表達形式；同時由于控制輸入飽和問題的存在，在控制器的設(shè)計中引入了飽和函數(shù)，根據(jù)執(zhí)行器最大輸出值以及最終控制目標，設(shè)定系統(tǒng)各個參數(shù)間的關(guān)系，保證系統(tǒng)的各個性能要求的同時，達到系統(tǒng)穩(wěn)定的最終目標，實現(xiàn)多目標控制。

4、>　　對于上述不確定積分級聯(lián)系統(tǒng)，在提出了多目標自適應backstepping控制策略之后，接下來將該方法在實際應用系統(tǒng)中進行驗證。本文選取的應用系統(tǒng)為四分之一汽車主動懸架系統(tǒng)。通過對四分之一主動懸架建模得到其動態(tài)方程，該懸架系統(tǒng)動態(tài)方程是一個集參數(shù)不確定性問題、外部干擾、執(zhí)行器飽和以及性能約束于一體的多目標控制系統(tǒng)。通過本文提出的自適應魯棒抗飽和控制來對主動懸架系統(tǒng)進行控制，使得系統(tǒng)即使有不確定參數(shù)以及執(zhí)行器飽和問題的存在的同時，也能

5、保證車身垂直位移的鎮(zhèn)定；并且通過調(diào)節(jié)控制器參數(shù)可以保證懸架系統(tǒng)各個狀態(tài)信號收斂到一個充分小的緊集內(nèi)；有限時間后如果非線性不確定性和未知外界擾動消失，則系統(tǒng)將是漸進輸出穩(wěn)定的，因此保證了汽車駕駛的安全性和舒適性。除此之外，通過選取特殊的多項式作為系統(tǒng)期望軌跡，該自適應魯棒抗飽和控制算法還可以設(shè)定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定時間。
　　最后，對汽車懸架系統(tǒng)的應用研究結(jié)果進行了仿真驗證，給出了理論仿真結(jié)果和實驗臺半實物仿真結(jié)果，并對結(jié)果進行了比較分析