不确定非线性系统的鲁棒跟踪研究

摘要

如何通过反馈实现不确定非线性系统的镇定或跟踪，这一问题是控制学界一贯的研究热点，此中输出反馈设计更具实际意义．本文分别从不同的角度对几类不确定非线性系统设计了相应的跟踪控制器．均可以保证闭环系统中所有信号有界的前提下，跟踪误差任意的小． 全文由六个章节构成： 第一章介绍不确定非线性系统的研究背景及意义，概述了此类系统的研究现状及设计方法．以输出反馈设计为主线叙述了不确定非线性系统控制的发展及难点所在； 第二章介绍本文所需的预备知识，包括稳定性、不确定性的相关概念，以及其他一些常用的基本概念和结论； 第三章针对不确定非线性系统中未知常参数带来的虚拟控制器的未知控制方向，通过符号切换机制调整．而对于时变参数带来的未知控制方向，应用Nussbaum 增益技术自适应地调整．同时递推设计了鲁棒跟踪控制器； 第四章基于无源性分析，给出了一类带有输出测量噪声的的不确定非线性系统的鲁棒输出反馈跟踪策略．其中的关键点在于在原始系统输入之前串入一个微分多项式，使得组合系统可以反馈无源化； 第五章研究了一个具体机械系统的控制问题，此系统代表了一大类弱耦合、不稳定系统．文中首先对其进行稳定性和控制特性分析，然后设计了全局跟踪控制器，仿真显示出良好的跟踪性能以及光滑的控制律； 第六章总结全文的工作，并展望.

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第一章绪论

引言

1.1非线性系统鲁棒控制研究意义

1.2不确定非线性系统鲁棒控制研究现状

1.3关于输出反馈设计

1.3.1观测器发展概述

1.3.2输出反馈控制反展

1.4本文所做的工作

第二章预备知识

2.1稳定性

2.1.1 lyapunov稳定性描述

2.1.2 lyapunov稳定性基本性定理

2.1.3 Lasall不变原理

2.1.4输入状态稳定性

2.2不确定非线性系统重要概念

2.2.1 Lipschitz条件

2.2.2不确定性的匹配条件

2.2.3相对阶

2.2.4零动态

2.2.3最小相位系统

2.3观测器原理及高增益观测器

2.4无源性理论基本概念及性质

第三章一类控制方向未知非线性系统输出跟踪控制

3.1引言

3.2问题描述与引理

3.3控制器设计

3.3.1鲁棒跟踪控制器递推设计

3.3.2符号切换机制设计

3.4主要结论

3.5实例仿真

3.6总结

第四章基于串级无源化的非线性系统输出反馈控制

4.1引言

4.2问题的描述

4.3控制器设计

4.4主要结论

4.5仿真

4.6总结

第五章一类BENCHMARK系统的控制问题研究

5.1引言

5.2系统模型分析

5.3可控性分析

5.4递推跟踪控制器设计

5.4.1控制器设计

5.4.2控制器论证

5.4.3控制效果仿真

5.5总结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2存在的不足及展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致 谢