非线性参数化系统的自适应输出跟踪控制

摘要

许多实际系统如生化过程、带有摩擦的机器等都是具有不确定性的非线性参数化系统。对于含有不确定性的本质非线性参数化系统，用任何光滑甚至连续反馈通常都是不可能达到渐近输出跟踪的。因此，研究这类系统的全局实际输出跟踪，即要求通过控制能在有限的时间内使系统的输出跟踪误差要多小有多小，有重要的理论意义和实际意义。 本文针对一类重要的含有不确定性的非线性参数化串级系统提出的输出反馈鲁棒自适应跟踪控制器，仅仅利用输出信号作为控制信号，并且不用估计任何参数，就可以在维持闭环系统的内部稳定的情况下，实现系统的全局实际输出跟踪；在不引入外加信号的前提条件下，就可以成功的抑止动态扰动。 基本设计思想是通过选择适当的输入到状态稳定(ISS)Lyapunov函数和变能量函数(changing supply functions)的方法，来构造输出反馈鲁棒自适应跟踪控制器。同时，为了克服控制器设计的复杂性，采用了反步(backstepping)设计法。然后，通过应用Lyapunov稳定性理论，我们证明了本文所设计的控制器可以保证具有不确定非线性参数化串级系统的稳定性，且可以通过选择适当的参数，在有限的时间内使跟踪误差根据实际要求任意小，即实现全局实际输出跟踪。由此，证明了我们的设计方案是可以达到预期的目的的。 另外，我们还将这种设计思想扩展到W(‖z‖)是一种普通的K<,∞>函数的情况下，从而提升了我们的设计方案的理论意义和应用价值。 最后，我们通过对一个实际系统的Matlab仿真试验，可以明显看出，我们所设计的输出反馈鲁棒自适应跟踪控制器都能保证系统的全局一致有界，并且实现了全局实际输出跟踪。与相关文献的仿真对比，本文提出的方案大大改善了系统的性能；而且仅仅利用输出信号作为控制信号，就实现了系统的全局实际输出跟踪。因此，说明了本算法有广阔的实际应用前景。

目录

文摘

英文文摘

1、绪论

2理论基础

3、问题描述

4、输出反馈鲁棒自适应跟踪控制器的设计和稳定性分析

5、理论应用和仿真试验

6.结论和展望

参考文献

作者在读期间科研成果简介

论文声明

致谢