用输入-输出模型描述的非线性系统的分散鲁棒自适应控制

摘要

许多实际系统，比如电力系统、机械手、生化过程等都是带有不确定性的多输入一多输出非线性系统。这些不确定性包括未知扰动、结构不确定性、参数不确定性和未建模动态等。近年来，带有不确定性的非线性系统引起了广大学者的关注，成为控制领域的热门研究课题之一，学者们提出了多种自适应控制策略。这些方法有的是基于状态反馈，有的只适用于单输入一单输出系统，有的未考虑未建模动态或者需要参数估计。却很少有针对带有未建模动态的输入一输出模型描述的多输入一多输出非线性系统的分散控制。分散控制的各分散控制器只使用本子系统的信息，和集中控制系统相比，分散控制系统具有危险分散、可靠性高、经济、便于实现等优点。因此，研究多输入一多输出非线性系统的分散控制不仅具有理论意义，也具有重要的现实意义。 本文针对一类输入一输出模型描述的多输入一多输出非线性不确定系统，在存在未建模动态和有界时变干扰的情况下，分别为每个子系统设计出了基于状态反馈和输出反馈的分散鲁棒自适应控制器，使得闭环系统的所有变量都有界。 具体的设计思路如下：本文首先将输入一输出模型转换为状态模型，然后针对该状态模型，为每一个子系统引入一种辅助动态信号来抑制未建模动态，运用自适应非线性阻尼项来克服子系统间的关联、非线性不确定性和未知参数，采用构造性设计方法来构造控制Lyapunov函数，从而为每个子系统设计出了分散鲁棒自适应状态反馈控制器；接着，通过为每个子系统引入一高增益观测器来观测系统状态，得出了各子系统的分散鲁棒自适应输出反馈控制器。 系统的稳定性分析表明，本文所设计的控制器保证了在存在复杂关联、未建模动态和有界时变干扰的情况下，闭环系统的所有变量都有界，而且通过恰当选择控制器设计参数和，在状态反馈控制器作用下，可以使均方跟踪误差任意小；在输出反馈控制器作用下，均方跟踪误差与O(S)同阶。该算法不需要未知参数满足线性依赖条件，也不需要参数估计。最后进行实例仿真，验证控制器的有效性。仿真结果表明，本文提出的分散鲁棒自适应控制策略非常有效。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

2预备知识

3多输入—多输出非线性系统的分散鲁棒自适应控制问题

4分散鲁棒自适应控制器的设计

5仿真试验

6结论

参考文献

作者在读期间科研成果简介

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