基于高增益观测器非线性系统的模糊自适应Backstepping输出反馈控制

【摘要】：本文针对不满足匹配条件并且含有不可测状态的非线性不确定系统,在模糊逻辑系统,模糊自适应控制、Backstepping设计技术的理论基础上设计高增益观测器和输出反馈控制器,系统地研究了模糊自适应输出反馈控制的设计方法、闭环系统的稳定性与收敛性问题。主要内容如下: 1、针对一类不满足匹配条件、状态不可测的的单输入单输出非线性不确定系统,设计自适应高增益观测器对系统未知状态进行估计,利用模糊逻辑系统逼近系统中的未知函数,并利用模糊自适应Backstepping控制方法设计模糊自适应输出反馈控制器。基于Lyapunov函数理论,证明了闭环系统所有信号是半全局最终一致有界的,观测误差和跟踪误差收敛到零的一个小邻域内。 2、针对一类不满足匹配条件、含有未建模动态的状态不可测单输入单输出非线性不确定系统,设计自适应高增益观测器对系统未知状态进行估计,引入动态信号处理未建模动态未知问题,利用模糊逻辑系统逼近系统中的未知函数并利用模糊自适应Backstepping控制方法设计模糊自适应输出反馈控制器。基于Lyapunov函数理论,证明了闭环系统所有信号是半全局最终一致有界的,观测误差和跟踪误差收敛到零的一个小邻域内。 3、针对一类不满足匹配条件、状态不可测的多输入多输出非线性不确定系统,设计自适应高增益观测器对系统未知状态进行估计,利用模糊逻辑系统逼近系统中的未知函数,并利用模糊自适应Backstepping控制方法设计模糊自适应输出反馈控制器。基于Lyapunov函数理论,证明了闭环系统所有信号是半全局最终一致有界的,观测误差和跟踪误差收敛到零的一个小邻域内。 4、针对一类状态不可测并且不满足匹配条件的多输入多输出非线性不确定系统,设计自适应高增益观测器估计不可测状态,通过利用模糊逻辑系统来逼近未知函数,结合模糊自适应Backstepping控制方法和动态面控制(DSC)技术给出了一种新输出反馈控制器的设计方法,克服了“计算爆炸”问题,使得闭环系统所有信号都是半全局最终一致有界的,观测误差和跟踪误差收敛到零的一个小邻域内。 5、针对一类不满足匹配条件、未知函数中含有不可测状态的非线性不确定大系统,设计自适应高增益观测器对系统未知状态进行估计,利用模糊逻辑系统的性质逼近系统中的未知函数,并将模糊自适应高增益观测器和Backstepping控制方法相结合提出了一种新的模糊自适应输出反馈分散控制方法。基于Lyapunov函数理论,证明了闭环系统所有信号是半全局最终一致有界的,观测误差和跟踪误差收敛到零的一个小邻域内。 6、针对一类不满足匹配条件、状态不可测并且含有时滞项的非线性不确定大系统,通过引入一个Lyapunov-Krasovskii函数解决了时滞问题,设计自适应高增益观测器对系统未知状态进行估计,利用模糊逻辑系统的性质逼近系统中的未知函数,并利用模糊自适应Backstepping控制方法设计模糊自适应Backstepping输出反馈分散控制方法。基于Lyapunov函数理论,证明了闭环系统所有信号是半全局最终一致有界的,观测误差和跟踪误差收敛到零的一个小邻域内。 7、对上述所提出的方法和理论进行系统仿真,进一步验证所提出方法的有效性。