Adaptive Control of Nonlinear Switched Systems

摘要

随着社会科技生产的不断发展，控制领域取得了令人瞩目的成果，同时也带来了新的机遇与挑战。近些年来，切换系统领域涌现出大量优质学术成果，其中大多数成果主要集中在确定性切换系统方面。在实际工程中，由于许多系统在不同工况下，参数结构往往具有不确定性，因此对于切换系统的自适应控制研究成为了越来越多学者关注的焦点。如何将未知参数与Lyapunov函数的设计相融合，如何构建切换信号以及自适应控制器，这都是目前切换系统领域亟待解决的问题。针对非线性切换系统的自适应控制，本文讨论并研究系统的状态受约问题及其工程应用，利用共同Lyapunov函数对非线性切换系统模型设计了切换系统自适应控制器，并给出设计方法以及推导步骤。
　　本研究主要内容包括：⑴对于切换系统的工程应用，基于负载反复切换的电机模型设计了参考模型自适应跟踪控制器。首先，构建电机的切换系统数学模型，并将负载更替看作切换信号。其次，对切换系统进行自适应控制器设计，解决了负载切换后出现的误差瞬增问题，保证了系统的渐近跟踪。⑵研究了非线性切换系统的反演自适应控制问题。对系统模型建立下三角结构，并对其利用反演递推进行控制器以及自适应律的设计，之后给出电机模型，并根据此方法对其进行控制器以及自适应律的设计，用Lyapunov方法以及所设计的控制器和自适应律证明了系统信号的有界性，并保证了系统的渐近跟踪。⑶对系统的受约控制，给出了非线性切换系统的状态受约自适应控制的研究方法，为了保证状态的有界性，采用了反演递推法以及障碍Lyapunov函数，保证了在任意切换条件下输出的渐近跟踪以及状态约束，使得闭环信号有界。之后给出仿真算例验证了控制策略的有效性。

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第1章 绪 论

1.1 切换系统

1 .2 自适应控制

1 .3 系统的受约控制

1 .4本文工作

第2章切换系统的基本理论及研究方法

2 .1 引言

2 .2 切换系统及其稳定性分析

2 .3 自适应控制方法

2 .4 切换系统的自适应控制

2 .5 本章小结

第3章基于电机切换模型的自适应控制

3 .1 引言

3 .2 基本思想

3 .3 系统模型与问题描述

3 .4 自适应控制器的设计

3 .5 仿真结果

3 .6 结论

第4章非线性切换系统的反演自适应控制

4 .1 引言

4 .2 基本思想

4 .3 系统模型与问题描述

4 .4 控制器设计

4 .5 仿真算例

4 .6 结论

第5章非线性切换系统的状态受约自适应控制

5 .1 引言

5 .2 系统模型与问题描述

5 .3 控制器设计

5 .4 仿真算例

5 .5 结论

第6章总结与展望

6 .1 总结

6 .2 展望

参考文献

致谢

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