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《湖南大学》 2009年
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非线性动态系统的稳定性和鲁棒控制理论研究

左毅  
【摘要】: 随着科学技术的迅猛发展,系统对象或过程在结构、规模上变的复杂化、大型化.这就难以获得系统精确的数学模型.因此对不确定非线性动态系统的研究具有重要的理论意义和迫切的实际需要.本论文主要研究非线性动态系统模型的稳定性和鲁棒控制问题.研究工作主要集中在三个方面:首先,讨论了非线性动态神经网络系统的稳定性性质;然后,研究了非线性刚性机器人系统的鲁棒控制问题;最后,讨论了一类非完整移动机器人系统的鲁棒控制问题.本文内容共分为以下三个部分: 第一部分主要研究了非线性动态神经网络系统的稳定性性质.首先,简单回顾了神经网络的发展历史以及稳定性理论的相关研究进展.其次,研究了一类带区间不确定性的不连续神经网络系统的全局鲁棒稳定性,利用Lyapunov-Krasovskii稳定性方法,首次给出了带区间不确定性的不连续型神经网络系统全局鲁棒稳定的充分条件.随后,研究了一类带范数有界不确定性的不连续神经网络系统的全局鲁棒稳定,并给出了基于线性矩阵不等式的系统全局鲁棒稳定条件.然后,通过利用线性矩阵不等式(LMI)技术和Filippov理论,给出了一类带区间不确定性的不连续神经网络系统的全局鲁棒稳定条件.最后,介绍了机器人补偿控制中的神经网络模型及其应用. 第二部分深入研究了非线性刚性机器人系统的路径跟踪鲁棒控制问题.首先,简单叙述了机器人的发展历史,详细介绍了刚性机器人系统路径跟踪问题的研究进展和智能控制理论在机器人中的应用.接着,介绍了刚性机器人的动力学模型和相关性质,并给出了研究所需的相关数学基础.然后,研究了一类刚性机器人系统的智能混合轨迹跟踪控制.通过结合PD+前馈控制器和智能鲁棒补偿器,使得刚性机器人系统具有较强的抗干扰能力和良好的鲁棒跟踪性能.其次,分析了一类刚性机器人系统智能鲁棒H_∞控制问题.控制策略基于Lyapunov稳定性理论,结合计算力矩控制器和神经网络鲁棒控制器,保证了刚性机器人系统的鲁棒H_∞跟踪性能.最后,我们分析了一类带时滞的刚性机器人系统神经网络鲁棒跟踪控制问题,利用神经网络来逼近机器人系统的未知不确定部分,使得控制系统具有较强的自适应能力和跟踪性能,并基于线性矩阵不等式技术和Lyapunov稳定性理论,得到了跟踪误差闭环系统的鲁棒稳定性条件. 第三部分针对一类非完整移动机器人系统的路径跟踪鲁棒控制问题进行了深入研究.首先,结合现代控制技术,详细介绍了非完整移动机器人系统路径跟踪问题的研究进展和智能控制理论在移动机器人中的应用.然后,介绍了移动机器人的动力学和运动学建模.接着,研究了基于小波神经网络的非完整移动机器人系统的智能鲁棒控制问题.控制策略采用了运动控制器和自适应小波神经网络控制器相结合的办法,利用小波神经网络来逼近非完整机器人系统的未知动力学部分,同时采用一个鲁棒控制器来补偿小波神经网络的逼近误差和外部干扰,设计了小波神经网络的在线学习算法,保证了权值自适应率的收敛性和跟踪误差闭环系统的鲁棒稳定性. 论文最后总结了全文的主要创新研究成果,并对下一步研究工作进行了展望.
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP13

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 乔豫川;智能清洗机器人的遥操作系统研究[D];湖南大学;2012年
2 范伟;基于RBF神经网络的非线性系统控制算法研究[D];河北工业大学;2013年
【参考文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 彭金柱;大型冷凝器清洗机器人的智能鲁棒控制方法研究[D];湖南大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁学斌;;离散Hopfield神经网络的统一描述[J];安徽大学学报(自然科学版);1993年02期
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3 尹辉娟;史智兴;;模糊控制技术在节水灌溉中的应用[J];安徽农业科学;2009年23期
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3 王小青;黄一敏;孙传伟;;一种改进的显模型跟踪回路成形控制方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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6 陈万义;;关于线性系统复频域理论的若干注记[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 黄洪艺;彭侠夫;陶丽丽;;基于插值分析的连续非线性系统反馈控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
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9 许志才;王志燊;王永骥;;基于线性扩张状态观测器的非线性系统最优控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
10 侯广松;刘伟生;;适用于地区电网的短期负荷预测方法的研究[A];2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会论文集[C];2005年
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1 侯婷;离散时间Markov跳变系统的稳定性与鲁棒H_2/H_∞控制[D];山东科技大学;2010年
2 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李桃迎;交通领域中的聚类分析方法研究[D];大连海事大学;2010年
5 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
6 朱松;随机回归神经网络的动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
7 杨丹;压电复合结构主动吸声理论与方法研究[D];华中科技大学;2010年
8 邵宗凯;无刷双馈电机建模及智能控制策略研究[D];华中科技大学;2010年
9 陈伟;基于GPS和自包含传感器的行人室内外无缝定位算法研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 高京广;非线性随机系统的稳定、镇定与优化[D];华南理工大学;2010年
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1 贾东芳;离散模型下的美式期权定价[D];河南理工大学;2010年
2 李连昌;新安煤田二_1煤层煤与瓦斯突出危险程度预测[D];河南理工大学;2010年
3 罗婷婷;飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 徐小任;基于BP神经网络的城镇网络地价评估模型研究[D];广西师范学院;2010年
5 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
6 吴家瑞;服装产品加工成本快速估算方法研究[D];浙江理工大学;2010年
7 王捷;数字图像边缘检测方法的若干改进与应用研究[D];浙江理工大学;2010年
8 邵毓敏;一类正规线性脉冲系统的稳定性研究[D];郑州大学;2010年
9 孟晓玲;几类系统的几乎全局稳定性[D];郑州大学;2010年
10 雷明杰;神经网络和遗传算法在中厚板轧机中的应用研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 徐志明,杨善让,郭淑青,赵贺,齐冰;电站凝汽器污垢费用估算[J];动力工程;2005年01期
2 刘雪峰,刘金平,孔庆军;考虑污垢因素的凝汽器经济性分析[J];电站系统工程;2002年06期
3 陈罗星;W1102DZ型高性能无人驾驶振动压路机[J];工程机械;2002年07期
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6 杨雄;风管清洗机器人国产化研究及应用[J];清洗世界;2004年11期
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9 袁幼零;以发展中国机器人事业为己任──中国科学院沈阳自动化所机器人技术的发展历程[J];机器人技术与应用;2000年02期
10 莫海军,吴少炜;排爆机器人及相关技术[J];机器人技术与应用;2005年04期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 陈启宏;遥操作机器人系统的智能控制研究[D];东南大学;2003年
2 樊绍胜;冷凝器污垢清洗的智能测量与控制方法研究[D];湖南大学;2006年
3 彭金柱;大型冷凝器清洗机器人的智能鲁棒控制方法研究[D];湖南大学;2008年
4 康强;不确定非线性系统的自适应模糊控制[D];大连理工大学;2009年
5 张健;多类不确定非线性系统全局自适应稳定控制设计[D];山东大学;2012年
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1 郑昆山;基于喷水矢量推进的水下机器人设计与研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 张志国;火电厂凝汽器清洗机器人的控制系统研究[D];湖南大学;2008年
3 蔡玉连;火电厂凝汽器清洗机器人的视觉定位技术研究[D];湖南大学;2008年
4 宁伟;大型冷凝器智能清洗机器人控制系统的设计与研究[D];湖南大学;2009年
5 孙程鹏;大型冷凝器智能清洗机器人的视觉定位系统研究[D];湖南大学;2009年
6 邓霞;大型冷凝器清洗机器人的虚拟现实遥操作系统研究[D];湖南大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖瑞琮;凝汽器胶球清洗系统[J];东方电气评论;2002年01期
2 徐志明,杨善让,郭淑青,赵贺,齐冰;电站凝汽器污垢费用估算[J];动力工程;2005年01期
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4 江萍;循环水系统在线化学清洗技术的应用[J];工业水处理;2003年09期
5 贺运初,彭德其,俞秀民,俞天兰,叶施仁;套管式换热器管间污垢循环流态化在线清洗技术[J];化工装备技术;1999年05期
6 张银江;激光清洗技术及应用[J];化学清洗;1999年04期
7 杨雄;风管清洗机器人国产化研究及应用[J];清洗世界;2004年11期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王丽慧;水下船体表面清刷机器人及相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 樊绍胜;冷凝器污垢清洗的智能测量与控制方法研究[D];湖南大学;2006年
【相似文献】
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3 石山铭;李富兰;丁俊丽;;神经网络的知识获取[A];全国青年管理科学与系统科学论文集(第1卷)[C];1991年
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10 田艳兵;;BP算法和PSO算法在神经网络中的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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2 健康时报特约记者  张献怀;干细胞移植:修复受损的神经网络[N];健康时报;2006年
3 邹丽梅 陈耀群;江苏科大神经网络应用研究通过鉴定[N];中国船舶报;2006年
4 记者 孙刚;“神经网络”:打开复杂工艺“黑箱”[N];解放日报;2007年
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7 曹建兵 李祖兵 特约记者 何天进 本报记者 于莘明;给导弹植入“神经网络”[N];科技日报;2005年
8 谭薇;“潮湿计算机”:拥有人类智慧的超级大脑[N];第一财经日报;2010年
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10 尹丽子;基于动态模型的神经网络稳定性研究[D];山东师范大学;2011年
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1 杨立儒;基于神经网络的电路故障诊断的研究与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
2 刘兰兰;基于神经网络和遗传算法的H型钢粗轧工艺参数优化研究[D];山东大学;2011年
3 田鹏明;基于神经网络的振动主动控制研究[D];太原理工大学;2012年
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5 邢远凯;基于决策树和遗传算法的神经网络研究及应用[D];浙江大学;2010年
6 高宝建;基于神经网络的月降水预报模型在洪泽湖的应用研究[D];南京信息工程大学;2012年
7 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
8 来建波;基于神经网络的路段行程时间预测研究[D];云南大学;2011年
9 闫超;基于BP神经网络的煤矿深埋硐室软岩流变参数反演分析[D];安徽理工大学;2011年
10 段成均;时滞神经网络稳定性分析[D];重庆交通大学;2011年
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