固定时间收敛动态面Backstepping控制

摘要

针对传统Backstepping动态面控制中滤波器跟踪误差及控制误差在靠近原点阶段收敛较慢、收敛时间无限大、控制器增益存在脆弱性等问题,设计了适用于具有不确定和外干扰的高阶多输入多输出非线性系统的固定时间收敛动态面Backstepping控制.首先提出并证明一种新的固定时间收敛的李雅普诺夫定理;基于此结论,将每一层子系统的虚拟控制器和滤波器均设计为固定时间收敛的新型结构.相对现有方案,新方案的优点是:1)加快了跟踪误差轨迹在远离和靠近平衡点两个阶段的收敛速度,即全论域的快速化;2)避免了参数脆弱性的问题;3)跟踪误差和控制误差都是固定时间收敛的,即不论初始误差多大,收敛时间不仅有限而且存在与初始误差无关的固定上界;4)虚拟控制器和控制器均为非奇异的.