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《大连海事大学》 2011年
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基于在线逼近的不确定非线性系统控制研究

李晓强  
【摘要】:随着科技的发展,具有不确定性、非线性、时变性等特性的系统以及时滞系统的控制问题引起了人们的注意,尤其是具有高度不确定性的系统的跟踪控制问题,近年来更是引人注目。本文对不确定非线性系统的控制问题进行了研究,主要内容如下: 1)考虑了一类关于控制输入是仿射形式的输入输出型不确定系统的跟踪控制问题。通过在线逼近器对未知非线性项进行逼近,应用反馈线性化技术和Lyapunov控制器设计方法给出了该类系统的跟踪控制器。进一步考虑了该类系统包含时滞时的跟踪控制问题,对于时滞项,采用鲁棒控制设计方法,假设系统中时滞项的上界已知,通过Lyapunov控制器设计方法给出该类系统包含时滞时的反馈控制器,利用已知上界对时滞项进行抵消,进而给出可使系统稳定的控制器。 2)进一步考虑了1)中的系统在控制增益完全未知情况下的跟踪控制问题。结合Nussbaum控制增益技术和在线逼近理论,基于Lyapunov方法,建立了一个可以使系统一致最终有界的控制器。对于该类系统包含时滞的情况,则采用Lyapunov-Krasovskii方法,结合在线逼近理论和Nussbaum控制增益技术进行控制器设计,最后得到的控制器可以消除时滞影响且使得系统一致最终有界。 3)给出了一类关于控制输入非仿射输入输出型系统的跟踪控制器。应用Lagrange中值定理将系统转化为关于控制输入为仿射形式的系统,然后根据仿射系统的控制器设计方法对系统进行控制器设计。 4)考虑了一类不确定pure-feedback系统的跟踪控制问题。采用动态面控制(Dynamic Surface Control, DSC)设计方法避免传统后推算法中的控制器复杂程度爆炸性增长的问题并克服控制项进入在线逼近器引起的控制项循环构造的问题。结合后推(Backstepping)算法以及在线逼近理论,根据Lyapunov稳定性理论,给出了一个一致最终有界控制器。 5)针对一类控制输入非仿射pure-feedback时滞系统提出了一种鲁棒自适应动态面控制设计方法。首先利用Lagrange中值定理将非仿射pure-feedback时滞系统转化为控制输入仿射系统,然后给出转化后系统的控制器设计方法。为了降低对系统的要求,转化后系统的控制增益符号是未知的。由于控制增益符号未知,控制设计过程中采用了Nussbaum控制增益技术。利用Lyapunov-Krasovskii方法消除时滞对系统的影响。给出的控制器设计方法可以保证闭环系统一致最终有界。 6)为了说明控制器设计方法的有效性,对上述所给控制器设计方法进行了仿真研究。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP13

【参考文献】
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