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《西安电子科技大学》 2009年
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非线性系统的自适应学习控制

孙云平  
【摘要】: 学习控制的目的是在固定的有限时间区间或在一个无限时间上通过重复地直接更新控制输入,从而实现期望的系统性能。学习控制方法一般包括迭代学习控制(ILC)和重复学习控制(RLC),前者是基于压缩映射理论,后者是基于可视为压缩映射理论在无限时间区间延伸的小增益定理。 通过过引入参数的自适应机制,自适应控制系统在常参数不确定性存在的条件下,能够实现渐近跟踪收敛。然而,至今还没有自适应控制算法可以解决任意快的,非零变化的未知时变参数。当被控系统含有混合参数(时变和时不变参数)不确定性或时变增益系数时,如何充分利用优先的信息,通过自适应控制来设计迭代学习控制和重复学习控制,这是一个崭新的值得研究的课题. 本文主要从自适应控制的角度来研究迭代学习控制(ILC)和重复学习控制(RLC),基于Lyapunov-like能量函数方法,避免了传统的学习控制的一些缺陷和严格的假设。其主要工作概括如下: 1.针对一类含有结构不确定性和外部扰动的非线性系统,利用Backstepping方法,线性参数化和参数重构相结合,提出了一种自适应迭代学习控制方法。该方法由微分-差分型自适应律和学习控制律组成,保证对非一致目标的跟踪误差的平方在一个有限区间上的积分渐近收敛于零,克服了传统ILC对目标轨线的限制,可以跟踪非一致目标轨线。通过构造复合能量函数,给出了闭环系统收敛的一个充分条件。 2.针对含有未知时变控制系数和混合参数的非线性不确定系统,提出了一种自适应迭代学习控制方法。该方法利用改进的Backstepping方法和参数重组技巧相结合,可以处理目标轨线迭代可变的跟踪问题,通过引入微分-差分混合型参数自适应学习律,设计了一种自适应控制策略,使得跟踪误差在一个有限区间上的积分渐近收敛于零,通过构造Lyapunov-like函数,给出了闭环系统收敛的一个充分条件。 3.针对一类含有时变和时不变未知参数的非线性系统,利用分段积分机制,提出了一种新的自适应重复学习控制方法。该方法结合了反馈线性化,可以处理参数在一个未知紧集内周期性快时变的非线性系统,通过引进微分-差分参数自适应律,设计了一种自适应控制策略,使广义跟踪误差在误差平方范数意义下渐近收敛于零,通过构造Lyapunov函数,给出了闭环系统收敛的一个充分条件。 4.针对含有时变和时不变未知参数的高阶非线性系统,提出了一种自适应重复学习控制器的设计方案。该方案利用Backstepping方法和分段积分机制相结合,可以处理参数是非零变化的周期性快时变的非线性系统,通过引进周期参数自适应律,设计了一种自适应控制策略,使跟踪误差在误差平方积分范数意义下渐近收敛于零,通过构造Lyapunov泛函,给出了闭环系统收敛的一个充分条件。 5.针对一类含有未知控制系数和混合参数的非线性不确定系统,设计了一种自适应重复学习控制方案。该方案利用分段积分机制,参数重组技巧和改进的Backstepping方法相结合,可以处理参数在一个未知紧集内周期性快时变的非线性系统的跟踪问题。通过引入微分-差分自适应学习律,设计了一种自适应控制策略,使跟踪误差在误差平方积分范数意义下渐近收敛于零;通过构造Lyapunov泛函,给出了闭环系统收敛的一个充分条件。 6.针对含有周期时变参数和时不变参数的非线性参数化系统,利用参数重组技巧,提出了一种新的自适应重复学习控制方法。该方法结合反馈线性化,可以处理非线性参数是非零变化的周期性快时变的非线性系统,通过引进微分-差分耦合型参数自适应律,设计了一种自适应控制策略,使广义跟踪误差在误差平方范数意义下渐近收敛于零;通过构造Lyapunov泛函,给出了闭环系统收敛的一个充分条件。结果被推广到一类含有未知时变控制系数和混合参数的非线性参数化系统的自适应学习控制。 7.针对具有一般形式的非线性参数化系统,提出了一种新的自适应重复学习控制方法。该方法利用系统转换思想,分段积分机制和参数重组技巧相结合,可以处理非线性参数在一个未知紧集内周期性快时变的非线性系统,通过引进微分-差分耦合型参数自适应律,设计了一种自适应控制策略,使广义跟踪误差在误差平方范数意义下渐近收敛于零,通过构造Lyapunov泛函,给出了闭环系统收敛的一个充分条件。 8.提出了一种自适应学习控制方法,应用于不同混沌系统由于未知的周期时变参数的广义投影同步(GPS)。该方法利用Lyapunov-Krasovskii泛函稳定性理论,构造了微分-差分混合参数学习律和自适应学习控制律,使得两个不同混沌系统的状态误差在一个周期区间上平方范数的积分意义下渐近同步。方案成功地应用于Lorenz系统和Chen系统的广义投影同步,而且,数值仿真结果验证了所提方案的有效性。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP13

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【引证文献】
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1 康硕;高海况救生艇收放装置主动防摆控制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王印松;田瑞丽;吕丽霞;;基于自适应“反步”法的火电厂单元机组协调控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 孙云平;李俊民;张果;;一类高阶非线性系统的自适应重复学习控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 夏椒波;何熊熊;孙明轩;;具初始修正的时滞系统迭代学习控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 杨俊春;胡军;吕孝乐;;高超声速飞行器再入段滑模跟踪控制设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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6 梁捷;陈力;;漂浮基空间机械臂姿态、关节协调运动的模糊变结构滑模控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 陈志煌;陈力;;漂浮基双臂空间机器人本体与末端抓手协调运动的模糊滑模控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 刘润杰;申金媛;穆维新;;SCTP流量的混沌控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 ;Hybrid Adaptive Iterative Learning Control of Non-uniform Trajectory Tracking for Nonlinear Time-delay Systems[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 孙明轩;;混沌通信的迭代学习辨识方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 雷靖;时滞系统的最优减振控制及在汽车悬挂系统中的应用研究[D];中国海洋大学;2010年
2 李鑫;基于CMAC的多驱动系统协调控制[D];合肥工业大学;2010年
3 陈建魁;非连续卷绕系统动力学建模与张力/位置控制及其应用[D];华中科技大学;2010年
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5 王前;开关电源的协同控制理论及脉宽调制应用技术研究[D];华南理工大学;2010年
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7 徐玉华;几类新连续混沌系统的基本动力学特性、控制与同步[D];东华大学;2010年
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9 张勇;交通流的非线性分析、预测和控制[D];北京交通大学;2011年
10 殷辰堃;基于高阶内模的迭代学习控制及应用[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹永超;超混沌系统的生成及同步控制研究[D];山东科技大学;2010年
2 张莉;n-GaAs中的混沌研究[D];长春理工大学;2010年
3 许红珍;不确定混沌系统同步方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 姜辉;二级倒立摆控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 陈海艳;分数阶混沌系统的同步控制[D];哈尔滨工程大学;2010年
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7 翟欢欢;基于递推的船舶航向鲁棒控制器设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
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9 朱志伟;基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器研究[D];大连理工大学;2010年
10 王林林;基于混沌的密码算法设计与研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前8条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈为胜;非线性系统智能Backstepping控制与分析[D];西安电子科技大学;2007年
2 高丙团;一类欠驱动机械系统的非线性控制研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 冯立敏;船用吊艇架减摆机理建模与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 贾智勇;船上回转式吊车的防摆控制研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
【二级参考文献】
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【相似文献】
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1 周超俊,蒋慰孙,藤井省三;非线性系统的多模态ARMAX模型──一种基于插值理论的模型[J];自动化学报;1995年02期
2 李新忠,简林柯,何钺;连续跟踪轨迹的非线性系统迭代学习控制[J];机床与液压;1997年05期
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4 徐余法;徐余法;俞金寿;;基于神经网络的非线性预测控制[J];电气自动化;2005年05期
5 沈永良;胡致强;赵建华;;基于动态非线性逼近的非线性系统预测控制[J];控制与决策;2007年01期
6 陈作贤;季海波;何德峰;;一类输出反馈非线性系统的鲁棒输出调节[J];中国科学技术大学学报;2008年12期
7 赵彤;许昕;曲绍华;;一类隐含控制输入非线性系统的自适应控制[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2009年06期
8 王慧;容旭东;;非线性系统故障诊断与容错控制技术综述[J];浙江万里学院学报;2010年04期
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10 韩京清;非线性系统的状态观测器[J];控制与决策;1990年03期
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10 李世华;田玉平;;一类二阶非线性系统的有限时间状态反馈控制器[A];第二十四届中国控制会议论文集(上册)[C];2005年
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2 孟庆刚 王连心;中医药研究别忘了非线性[N];中国中医药报;2006年
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4 记者 杨晓 实习生 王荍;创建量子力学新论[N];四川日报;2005年
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7 杨保国 本报记者 吴长锋;“能得人和事不难”[N];科技日报;2010年
8 本版编辑 覃光华 方华 本刊记者 庞亚斌;面向对象技术:让洪水预报更及时[N];中国水利报;2006年
9 张晔 王燕宁;陶醉于非线性之美[N];科技日报;2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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6 刘继兵;开放量子体系中几何相位的研究[D];华中科技大学;2008年
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1 罗忠宝;非线性自适应逆控制在无人机自驾仪中的应用研究[D];吉林大学;2008年
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3 仲兆准;非线性系统的鲁棒无源化控制[D];南京理工大学;2005年
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7 朱丽雅;非线性不确定系统的自适应神经网络控制[D];南京信息工程大学;2008年
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9 刘洪娥;广义预测控制的研究与仿真[D];中国石油大学;2008年
10 贺超英;一类非线性系统的自适应控制器的设计与应用[D];湖南大学;2004年
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