發(fā)布時間：2020-04-17 20:50

【摘要】：絕大多數(shù)的控制問題可以分為鎮(zhèn)定問題、調(diào)節(jié)問題和跟蹤問題三類,它們都屬于軌跡跟蹤問題。而跟蹤性能的好壞是評判控制算法優(yōu)良的重要標準之一,傳統(tǒng)的非線性自適應控制中的性能問題僅限于保證系統(tǒng)跟蹤誤差收斂于某個剩余集,而剩余集的大小取決于設(shè)計參數(shù)的大小和一些未知項的大小,沒有系統(tǒng)的方法去決定所要求的界限。但必須指出,許多控制問題對性能問題(瞬態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能)有明確的要求,因此研究滿足預先性能約束的軌跡跟蹤控制問題具有重要的理論和實際意義。又考慮到非線性、參數(shù)不確定、外部干擾、執(zhí)行器故障和輸入飽和特性等約束條件廣泛存在于實際工程問題中,本文針對基于多種約束條件的非線性系統(tǒng)自適應控制問題展開深入研究。首先,研究了一類存在性能約束的受擾不確定非線性系統(tǒng)的容錯跟蹤問題。通過引入性能函數(shù)將傳統(tǒng)的跟蹤誤差轉(zhuǎn)換成廣義跟蹤誤差,將廣義跟蹤誤差用于控制設(shè)計,巧妙地解決了性能約束問題;采用提取核心函數(shù)的思想處理系統(tǒng)中的不確定非線性部分;在控制器設(shè)計過程中,采用動態(tài)面控制技術(shù),引入一階濾波器和界限層誤差,運用自適應Backstepping控制器設(shè)計方法進行設(shè)計自適應控制率和更新率,成功解決了系統(tǒng)中存在的外部干擾和執(zhí)行器故障所帶來的影響。所設(shè)計的控制算法能夠在存在上述約束條件下實現(xiàn)對目標軌跡的穩(wěn)定跟蹤,滿足預先指定性能要求(瞬態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能),同時確保閉環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)部信號都是連續(xù)且有界的。仿真結(jié)果也驗證了所設(shè)計控制方案的有效性。其次,研究了一類存在性能約束的輸入飽和嚴反饋非線性系統(tǒng)的容錯跟蹤控制。通過引入軟飽和函數(shù)和一個有界函數(shù)對輸入飽和特性曲線進行近似處理,巧妙地解決了執(zhí)行器中存在的輸入飽和非線性;同樣,通過性能函數(shù)處理預先性能約束條件;運用魯棒自適應控制理論來處理不可預測并且時變的執(zhí)行器故障,使得設(shè)計出來的控制器具有一定的容錯性;引入Nussbaum類型函數(shù)解決系統(tǒng)控制增益未知的問題:在傳統(tǒng)的Backstepping控制器設(shè)計方法中加入動態(tài)面控制思想,避免出現(xiàn)“微分爆炸”問題。最后設(shè)計的控制方案能夠保證系統(tǒng)在存在執(zhí)行器輸入飽和、不可預測和時變執(zhí)行器故障、參數(shù)不確定和外部干擾的約束條件下,實現(xiàn)保證預先指定性能要求的容錯跟蹤控制。通過李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了控制方案的穩(wěn)定性,仿真結(jié)果驗證了控制方案的有效性。
【圖文】：

圖 3.2 實際跟蹤誤差 e( t )和Fig.3.2 Curves of actual tracking error e( 說明3.4根據(jù)公式(3.4)-(3.6)可知，最大超調(diào)的上界和負數(shù)最大超調(diào)的下收斂速度的下界。常數(shù) 和 的含可以通過改變設(shè)計參數(shù)0 , , l, 和 蹤性能和穩(wěn)態(tài)跟蹤性能。3.2.2 誤差轉(zhuǎn)換從公式(3.4)中可以看出，如果跟蹤期望的瞬態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)控制精度都可控制器，那么就會出現(xiàn)很多的技術(shù)挑e其中1z 稱為廣義跟蹤誤差，1T ( z )是

學碩士學位論文 4 基于性能約束的輸入飽和嚴反饋非線性系統(tǒng)的容錯控設(shè)4.2假設(shè)控制增益b x ,t 是一個時變的函數(shù)，其具體數(shù)學表達式未知，，增益方向是可以知道的。即存在兩個正常數(shù)0b 和mb 使得以下不等式(4.200 ( , )m b b x t b (4們可以對控制增益b x ,t 的正負進行假設(shè)，不失一般性，假設(shè)控制增t 始終大于零，則有以下不等式(4.3)成立：00 ( , )m b b x t b (4輸入飽和約束
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O231

【參考文獻】

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本文編號：2631288