具有輸出約束的非線性系統(tǒng)自適應(yīng)輸出反饋控制研究.pdf

1、在許多實(shí)際非線性系統(tǒng)中，未建模動(dòng)態(tài)的存在嚴(yán)重降低了閉環(huán)系統(tǒng)的性能，甚至?xí)斐上到y(tǒng)的不穩(wěn)定.實(shí)現(xiàn)對(duì)未建模動(dòng)態(tài)影響的抵消和抑制是提高系統(tǒng)控制性能的關(guān)鍵.此外，為了確保系統(tǒng)的高性能和安全性，實(shí)際控制系統(tǒng)通常會(huì)對(duì)其輸出和狀態(tài)變量進(jìn)行約束.在實(shí)際操作中，如果違反約束條件，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降甚至是系統(tǒng)損毀.目前對(duì)無(wú)約束系統(tǒng)的研究已經(jīng)非常成熟，但各種約束的存在使得無(wú)約束系統(tǒng)控制方法不能很好地應(yīng)用到有約束系統(tǒng)中，這就使得對(duì)有約束系統(tǒng)的深入研究變得非常

2、必要.本文針對(duì)幾類具有未建模動(dòng)態(tài)和輸出約束的非線性系統(tǒng)，分別基于障礙Lyapunov函數(shù)(BLF)、積分型障礙Lyapunov函數(shù)(iBLF)和非線性映射(NM)，提出了四種自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制方案.現(xiàn)將論文的主要內(nèi)容總結(jié)如下:
　　第一，基于未建模子系統(tǒng)是指數(shù)輸入狀態(tài)實(shí)際穩(wěn)定的假設(shè)，針對(duì)一類具有狀態(tài)未建模動(dòng)態(tài)和對(duì)稱輸出約束的非線性系統(tǒng)，通過(guò)引入BLF，提出了一種自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面輸出反饋控制方案.利用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RBF NNs)逼

3、近未知非線性函數(shù).利用K濾波器將復(fù)雜的非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗A子系統(tǒng).引入一個(gè)可量測(cè)的動(dòng)態(tài)信號(hào)來(lái)抵消未建模動(dòng)態(tài)對(duì)系統(tǒng)的影響.通過(guò)保證BLF有界，達(dá)到限制系統(tǒng)輸出的目的.通過(guò)理論分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號(hào)是半全局一致終結(jié)有界的且系統(tǒng)輸出滿足約束條件.最后，利用一個(gè)數(shù)值仿真算例進(jìn)一步驗(yàn)證了所提控制方案的有效性.
　　第二，針對(duì)一類具有狀態(tài)未建模動(dòng)態(tài)和對(duì)稱輸出約束的非線性系統(tǒng)，通過(guò)引入iBLF，提出了一種自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面輸出反饋控制方案.為了

4、降低K濾波器的階數(shù)和相應(yīng)向量參數(shù)的維數(shù)，避免直接利用RBF NNs估計(jì)系統(tǒng)未知非線性函數(shù).通過(guò)直接對(duì)系統(tǒng)的輸出進(jìn)行約束，放寬了確保約束滿足的初始條件.為了降低控制器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，采用動(dòng)態(tài)面控制方法進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，同時(shí)通過(guò)構(gòu)造適當(dāng)?shù)奈粗B續(xù)函數(shù)，在穩(wěn)定性分析中，有效地處理了由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近和未建模動(dòng)態(tài)所產(chǎn)生的誤差項(xiàng).通過(guò)理論分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號(hào)是半全局一致終結(jié)有界的且系統(tǒng)輸出滿足約束條件.最后，利用兩個(gè)數(shù)值仿真算例進(jìn)一步驗(yàn)證了所提控

5、制方案的有效性.
　　第三，基于未建模子系統(tǒng)是全局指數(shù)穩(wěn)定的假設(shè)，針對(duì)一類具有狀態(tài)未建模動(dòng)態(tài)和非對(duì)稱輸出約束的非線性系統(tǒng)，通過(guò)引入NM，提出了一種自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面輸出反饋控制方案.基于假設(shè)未建模子系統(tǒng)是全局指數(shù)穩(wěn)定的，利用Lyapunov函數(shù)描述未建模動(dòng)態(tài).通過(guò)引入K濾波器和NM，將具有輸出約束的復(fù)雜非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為無(wú)約束的低階系統(tǒng).通過(guò)理論分析證明閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號(hào)是半全局一致終結(jié)有界的且系統(tǒng)輸出滿足約束條件.最后，利用兩個(gè)數(shù)值仿真