非線性嚴格反饋系統(tǒng)的約束自適應(yīng)反步控制及其應(yīng)用.pdf

1、約束在物理系統(tǒng)中是無處不在的,它可能以停機、飽和以及性能和安全規(guī)范等形式存在。在系統(tǒng)運行期間違反約束條件可能會導致系統(tǒng)性能的下降,嚴重情況下會危害或者損壞系統(tǒng)。受到實際的需求和理論上的挑戰(zhàn),約束系統(tǒng)的控制器設(shè)計在近幾十年來已經(jīng)成為一個熱點問題。
　　受到上述問題的啟發(fā),本文試著對低階嚴格反饋形式的非線性系統(tǒng)使用界限Lyapunov函數(shù)(BLF)的方法來設(shè)計控制器。不像傳統(tǒng)的全局正定和徑向無界的Lyapunov函數(shù),BLF會在它的參

2、數(shù)接近一定的限定值時趨于無限。通過確保BLF沿系統(tǒng)軌線的有界性,從而防止了違背約束條件,這就體現(xiàn)了本文控制器設(shè)計方法的重要基礎(chǔ)。
　　從最簡單的情況開始,針對有一個狀態(tài)受約束條件的情況下進行了討論,通過已知的控制增益函數(shù),在反步遞推設(shè)計的第一步中采用了BLF的方法,在其余的步驟中采用二次型函數(shù)的設(shè)計方法。從狀態(tài)軌線的漸進跟蹤結(jié)果表明,沒有違背約束條件,從而實現(xiàn)了所有的閉環(huán)信號都是有界的,這樣就限制了約束狀態(tài)。此外,為了解決參數(shù)中含

3、有不確定性的情況,進而提出了自適應(yīng)的控制器。同時,對基于BLF和QLF的方法做了一個比較性的研究,說明在不違背約束條件的情況下,基于BLF的方法要比基于QLF的方法有對初始值更低的保守性。
　　將上述方法擴展到全狀態(tài)約束的情況下,在每一步的反步遞推控制器的設(shè)計中,都采用BLF約束的方法。除此以外,對于被控對象參數(shù)已知的情況下和含有不確定參數(shù)的情況下,都分別的給出了設(shè)計方法。但是,狀態(tài)約束并不是任意給定的,它們的初值狀態(tài)和控制參數(shù)需

4、要滿足一定的可行性條件,如果滿足條件,那么就能確保狀態(tài)軌線的漸進跟蹤并且不違背狀態(tài)約束。而在部分狀態(tài)約束的情況下,需要改變了設(shè)計步驟,只在反步遞推設(shè)計的某一些步驟中采用了BLF的方法,從而它的可行性條件被放寬了。
　　最后,作為一個應(yīng)用研究,對于主動懸架系統(tǒng)提出一個約束自適應(yīng)反步控制器來實現(xiàn)多目標控制。另外,為了提高駕駛舒適度,主動懸架系統(tǒng)的時域約束在整個時域內(nèi)需要得到滿足。使用BLF方法可以確保時域約束有更低的保守性。給出了一個