最小相位不確定非線性系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)輸出調(diào)節(jié).pdf

1、非線性現(xiàn)象呈現(xiàn)的復(fù)雜性和多樣性不但無法用線性系統(tǒng)理論解釋，而且很難用統(tǒng)一的理論定性的描述。因此在非線性控制領(lǐng)域中，眾多學(xué)者一般的是針對某一類的非線性系統(tǒng)加以分析和設(shè)計，歸納出系統(tǒng)特性，提出研究方法，從而取得局部成果和進(jìn)展。 在實(shí)際非線性系統(tǒng)中由于模型簡化、建模誤差、外界擾動以及量測誤差等因素的影響，系統(tǒng)模型中存在大量的不確定性。對于這些不確定性的處理一直是非線性控制領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。只有合理的處理不確定性，控制策略在應(yīng)用

2、到實(shí)際系統(tǒng)中才有可能取得理想的效果。 本文研究最小相位不確定非線性系統(tǒng)的魯棒輸出調(diào)節(jié)問題，即設(shè)計反饋控制律在維持閉環(huán)系統(tǒng)全局信號一致最終有界情況下達(dá)到跟蹤參考輸入和/或抑制擾動的目的。其中參考輸入和非期望擾動由一被稱作外系統(tǒng)的線性中性穩(wěn)定的自治微分方程生成，統(tǒng)稱為外系統(tǒng)信號。反饋控制律，或稱作調(diào)節(jié)器，需要在被控對象和外系統(tǒng)都存在不確定性的情況下依然滿足控制目標(biāo)的要求。所設(shè)計的控制律基于內(nèi)模和反饋鎮(zhèn)定器的結(jié)合。 本文研究的

3、主題著重于調(diào)節(jié)器理論與魯棒鎮(zhèn)定技巧的整合，擴(kuò)展輸出調(diào)節(jié)理論在不確定非線性系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文在以往研究工作的基礎(chǔ)上，針對不確定的輸出反饋非線性系統(tǒng)和下三角非線性系統(tǒng)，提出一種新的內(nèi)模設(shè)計方法，即利用外系統(tǒng)信息和鎮(zhèn)定過程中設(shè)計的輸入項(xiàng)構(gòu)造內(nèi)模方程，在融合魯棒鎮(zhèn)定技巧的基礎(chǔ)上解決其輸出調(diào)節(jié)問題。而且當(dāng)外系統(tǒng)包含未知參數(shù)時，我們同樣可按照類似設(shè)計思路構(gòu)造出自適應(yīng)內(nèi)模方程，估計出外系統(tǒng)的未知頻率，從而完全補(bǔ)償非期望擾動的影響。 同時，本文

4、引入狀態(tài)觀測器用以解決系統(tǒng)輸出反饋輸出調(diào)節(jié)問題，在降低觀測器設(shè)計，內(nèi)模設(shè)計和鎮(zhèn)定器設(shè)計之間的耦合作用方面進(jìn)行了初步的探索論文的結(jié)構(gòu)組織如下： 第一章，介紹所選課題的背景知識，研究意義和國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀，說明本文的主要研究對象和貢獻(xiàn)。 第二章，介紹論文涉及的基礎(chǔ)概念和主要理論，包括穩(wěn)定性概念，中心流形理論，浸入，高增益觀測器及系統(tǒng)輸出調(diào)節(jié)理論的初步知識。 第三章，給出輸出反饋非線性系統(tǒng)形式，分別針對當(dāng)系統(tǒng)不確定項(xiàng)

5、在原點(diǎn)是否為零情況下，設(shè)計狀態(tài)反饋調(diào)節(jié)器和輸出反饋調(diào)節(jié)器。此不確定項(xiàng)被假設(shè)為由一已知平滑函數(shù)所界定。其中我們給出了一種新的內(nèi)模設(shè)計思路，使得調(diào)節(jié)器既能夠補(bǔ)償外系統(tǒng)信號中非期望擾動的影響，又能夠保證在系統(tǒng)不確定性條件下滿足閉環(huán)系統(tǒng)有界穩(wěn)定要求。第四章，我們將上一章的內(nèi)模設(shè)計方法擴(kuò)展到一類包含未知參數(shù)、未知函數(shù)項(xiàng)和動態(tài)不確定的下三角系統(tǒng)，設(shè)計狀態(tài)反饋和輸出反饋魯棒調(diào)節(jié)器。特別的，在輸出反饋調(diào)節(jié)器設(shè)計中，我們針對具體的系統(tǒng)模型，分別引入普通觀

6、測器和動態(tài)增益觀測器估計系統(tǒng)狀態(tài)，結(jié)合內(nèi)模設(shè)計給出滿足控制目標(biāo)的反饋控制律。 第五章，首先考慮由不確定外系統(tǒng)驅(qū)動的非線性下三角系統(tǒng)的魯棒輸出調(diào)節(jié)問題，設(shè)計中，我們給出一種自適應(yīng)內(nèi)模設(shè)計方法，估計出外系統(tǒng)未知頻率。同時，對于一類受到未知正弦波擾動的不確定單輸入嚴(yán)格反饋系統(tǒng)，此不確定滿足匹配條件，我們利用標(biāo)稱系統(tǒng)的Lyapunov函數(shù)設(shè)計自適應(yīng)內(nèi)模方程，對系統(tǒng)進(jìn)行二次設(shè)計，在系統(tǒng)存在不確定項(xiàng)情況下達(dá)到擾動抑制目標(biāo)。 第六章，