非線性系統(tǒng)的有限時間控制及若干應(yīng)用研究.pdf

1、非線性系統(tǒng)的控制是控制領(lǐng)域的一個熱點和難點，非線性控制系統(tǒng)的研究具有重要的理論意義與實際意義。有限時間控制方法是一種非線性控制方法，近年來受到了越來越多的關(guān)注。有限時間穩(wěn)定的系統(tǒng)不僅收斂速度快，而且具有更好的魯棒性和抗干擾能力?，F(xiàn)有的有限時間控制結(jié)果大多只考慮了一般線性控制系統(tǒng)和幾類標(biāo)準(zhǔn)非線性系統(tǒng)形式，但是許多典型的應(yīng)用系統(tǒng)并不滿足這些結(jié)構(gòu)。本文在介紹有限時間控制方法的研究現(xiàn)狀和分析設(shè)計原理的基礎(chǔ)上，重點對幾類具有重要工程意義的典型非線

2、性系統(tǒng)的有限時間控制問題進(jìn)行了研究。主要研究工作如下：
　　 1、非完整輪式移動機(jī)器人系統(tǒng)的有限時間軌跡跟蹤控制問題?；诜峭暾喪揭苿訖C(jī)器人的動力學(xué)模型，提出了一種有限時間控制器設(shè)計方法。將跟蹤誤差系統(tǒng)看成級聯(lián)系統(tǒng)，對兩個子系統(tǒng)分別設(shè)計有限時間穩(wěn)定的控制器。通過應(yīng)用級聯(lián)系統(tǒng)有限時間穩(wěn)定的結(jié)果，證明整個閉環(huán)系統(tǒng)是全局有限時間穩(wěn)定的。通過有限時間Lyapunov函數(shù)方法和adding a power integrator技術(shù)，對三

3、積分系統(tǒng)設(shè)計有限時間控制器并對控制器增益選擇的條件進(jìn)行討論。
　　 2、生物反應(yīng)器系統(tǒng)的有限時間跟蹤控制問題?；诜瞧娈惤K端滑模控制技術(shù)，給出狀態(tài)反饋有限時間控制器的設(shè)計方法。在系統(tǒng)狀態(tài)變量不可測時，設(shè)計有限時間穩(wěn)定的觀測器在有限時間內(nèi)估計不可測的狀態(tài)。基于有限時間穩(wěn)定的觀測器設(shè)計輸出反饋有限時間控制器，解決有限時間跟蹤控制問題。閉環(huán)系統(tǒng)滿足級聯(lián)系統(tǒng)有限時間穩(wěn)定的條件表明，有限時間穩(wěn)定的觀測器和有限時間穩(wěn)定的控制器可以分開設(shè)計。

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　　 3、BTT導(dǎo)彈系統(tǒng)的有限時間姿態(tài)跟蹤控制和有限時間導(dǎo)引律設(shè)計問題。系統(tǒng)無擾動時，基于齊次系統(tǒng)有限時間穩(wěn)定的結(jié)果設(shè)計有限時間控制器；系統(tǒng)有擾動時，基于非奇異終端滑模控制技術(shù)設(shè)計有限時間控制器。對于機(jī)動目標(biāo)攔截問題，基于非奇異終端滑?？刂萍夹g(shù)，給出了有限時間導(dǎo)引律的設(shè)計方法。將目標(biāo)加速度機(jī)動作為未知的有界擾動，所提出的導(dǎo)引律對該擾動具有魯棒性。
　　 4、剛體飛行器系統(tǒng)的有限時間姿態(tài)跟蹤控制問題。針對四元數(shù)描述的空間