【摘要】：隨著計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的日趨成熟及廣泛應(yīng)用,越來越多的系統(tǒng)使用通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸和共享數(shù)據(jù)。通信網(wǎng)絡(luò)通常由系統(tǒng)不同的節(jié)點(diǎn)共享,并且各個節(jié)點(diǎn)之間傳輸通道帶寬是有限的,這可能會造成通信資源的浪費(fèi),因此,如何處理包括通信信道帶寬和計算能力受限下的控制問題,并保證系統(tǒng)性能在理論和實際應(yīng)用中都具有重要意義。另外,工業(yè)生產(chǎn)、汽車自動駕駛、航天器飛行、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)不斷呈現(xiàn)大型、高速、復(fù)雜以及智能化等特點(diǎn),受控系統(tǒng)的非線性變得越來越強(qiáng),難以通過準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來表示。傳統(tǒng)的控制方法無法直接解決不確定非線性系統(tǒng)的控制問題,即便存在一些解決方法也不能很完善地補(bǔ)償非線性系統(tǒng)中的不確定性、強(qiáng)耦合、動態(tài)突變性等因素帶來的影響。智能控制是控制理論發(fā)展的高級階段,主要用來解決傳統(tǒng)控制方法難以解決的非線性的、具有復(fù)雜控制任務(wù)的控制問題。因此,在通訊網(wǎng)絡(luò)受限以及各種復(fù)雜約束條件下,如何針對復(fù)雜非線性系統(tǒng)設(shè)計事件觸發(fā)機(jī)制,提高通訊網(wǎng)絡(luò)利用率,解決具有不同約束的非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)智能控制問題,提出基于事件觸發(fā)機(jī)制的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)/模糊控制方案是一個值得研究的課題。在自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制的框架下,基于事件觸發(fā)策略,本論文分別考慮了輸入約束、輸出約束、全狀態(tài)約束等各種具有復(fù)雜約束的非線性單輸入單輸出系統(tǒng)、互聯(lián)大系統(tǒng)和多智能體系統(tǒng)的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)/模糊控制器和事件觸發(fā)機(jī)制的協(xié)同設(shè)計問題。主要內(nèi)容如下:1.針對狀態(tài)可測的嚴(yán)格反饋非線性系統(tǒng),考慮多種執(zhí)行器故障的情況,研究了基于事件觸發(fā)機(jī)制的不確定嚴(yán)格反饋系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊控制問題�？紤]了輸出偏差、部分失效和全部失效三種執(zhí)行器故障模型。利用模糊邏輯系統(tǒng)對未知的復(fù)雜非線性項進(jìn)行建模,基于自適應(yīng)反步法設(shè)計事件觸發(fā)機(jī)制,構(gòu)造了具有虛擬控制系數(shù)的故障容錯控制器及自適應(yīng)律,并通過數(shù)值仿真和實例仿真對控制方案的可行性進(jìn)行驗證。2.針對狀態(tài)不可測的非嚴(yán)格反饋互聯(lián)大系統(tǒng),在第一章基礎(chǔ)上,考慮多種執(zhí)行器故障的情況,討論了基于事件觸發(fā)機(jī)制的自適應(yīng)模糊分散控制問題。利用模糊邏輯系統(tǒng)設(shè)立觀測器來估計不可測狀態(tài),這里的非線性函數(shù)可以不滿足利普希茨條件。在反步法的框架下,設(shè)計基于相對閾值的事件觸發(fā)機(jī)制,該機(jī)制能有效減少控制器更新次數(shù),并設(shè)計出具有虛擬控制系數(shù)的自適應(yīng)控制器和自適應(yīng)律�；谒O(shè)計的控制策略,保證所有的閉環(huán)信號都是半全局一致最終有界的,并且避免了 Zeno行為。最后,給出數(shù)值仿真和實例仿真結(jié)果驗證設(shè)計控制方案的有效性。3.針對狀態(tài)不可測的非嚴(yán)格反饋非線性系統(tǒng),考慮了輸出約束和執(zhí)行器故障,提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)動態(tài)面輸出反饋控制策略。在第一章和第二章自適應(yīng)模糊控制和反步法的框架下,結(jié)合動態(tài)面控制方法解決了“復(fù)雜度爆炸”問題,采用了自適應(yīng)控制方法補(bǔ)償故障產(chǎn)生的影響。利用一類障礙Lyapunov函數(shù)解決輸出約束問題,為了避免通信資源的浪費(fèi)構(gòu)建相對閾值事件觸發(fā)機(jī)制。最后通過Lyapunov穩(wěn)定性理論證明了系統(tǒng)中所有閉環(huán)信號是半全局一致最終有界的。4.針對狀態(tài)不可測的非嚴(yán)格反饋非線性互聯(lián)大系統(tǒng),考慮了全狀態(tài)約束和未知滯回非線性,解決了基于事件觸發(fā)機(jī)制的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制問題。利用徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特征構(gòu)造狀態(tài)觀測器,解決非嚴(yán)格反饋產(chǎn)生的代數(shù)環(huán)問題。為了降低通信負(fù)擔(dān)和信號傳輸頻率,利用動態(tài)面技術(shù)和反步法,提出一種自適應(yīng)事件觸發(fā)控制策略。然后,通過估計滯回微分方程中的未知常數(shù),補(bǔ)償滯回對大型非線性系統(tǒng)帶來的影響,應(yīng)用障礙Lyapunov函數(shù)處理了全狀態(tài)約束。最后,通過Lyapunov穩(wěn)定性理論證明系統(tǒng)中所有信號是半全局一致最終有界的。5.針對一類非嚴(yán)格反饋多智能體系統(tǒng),解決了系統(tǒng)受到外部擾動、傳感器故障和輸入飽和情況下的自適應(yīng)協(xié)同控制問題。采用中值定理和Nussbaum型函數(shù)對飽和項進(jìn)行處理。通過結(jié)合多種傳感器故障模型,設(shè)計自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器,補(bǔ)償傳感器故障帶來的影響,設(shè)計基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的擾動觀測器觀測復(fù)合擾動信號并抑制擾動的影響。在控制器設(shè)計中考慮事件觸發(fā)機(jī)制,減少了通信負(fù)擔(dān),通過設(shè)計閾值減少控制器更新的頻率。最后,給出相應(yīng)的仿真結(jié)果驗證所設(shè)計控制方案的有效性。6.本論文第八章在前五章的基礎(chǔ)上,將所提出的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法應(yīng)用到具有時變輸出約束和外部擾動的六旋翼無人機(jī)非線性動力學(xué)模型上,并將該模型分為位置系統(tǒng)和姿態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究。由于無人機(jī)搭載硬件受限,在應(yīng)用事件觸發(fā)機(jī)制調(diào)節(jié)控制器更新頻率的同時,研究多架無人機(jī)的一致性跟蹤問題,通過仿真驗證多架無人機(jī)在時變輸出約束下的穩(wěn)定性,實現(xiàn)對多架無人機(jī)的協(xié)同控制,進(jìn)而證明所構(gòu)建的控制策略能夠確保無人機(jī)在外界干擾和有限區(qū)域內(nèi)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP273.5
【圖文】：

Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ邋ｏｆ邋Ｔｈｅｓｉｓ逡逑本論文基于現(xiàn)有不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制相關(guān)理論研究成果，針對執(zhí)行器逡逑、傳感器故障、輸入飽和、輸出約束、狀態(tài)約束等約束下嚴(yán)格反饋與非嚴(yán)格反饋非逡逑系統(tǒng)的控制問題進(jìn)行研宄，探討了用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)／模糊系統(tǒng)解決系統(tǒng)非線性項的同時，逡逑設(shè)計事件觸發(fā)機(jī)制減少控制器更新次數(shù)以減少通信負(fù)擔(dān)。圖１－１表明了論文主要逡逑的是單輸入單輸出系統(tǒng)、非線性互聯(lián)大系統(tǒng)及多智能體系統(tǒng)，采用的研宄方法主逡逑于自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、事件觸發(fā)控制等理論，利用反步法、動逡逑控制技術(shù)、滑�？刂萍夹g(shù)對系統(tǒng)中的控制器進(jìn)行設(shè)計，結(jié)合Ｌｙａｐｕｎｏｖ理論和逡逑ｂａｌａｔ引理進(jìn)行穩(wěn)定性分析，最后，通過Ｍａｔｌａｂ軟件給出相應(yīng)的仿真結(jié)果以驗證所逡逑控制方案的有效性。逡逑論文研究框架如圖１－１所示，具體研[偰諶萑縵攏哄義系諞徽輪饕檣芰朔竅咝韻低車納窬緲刂�、模糊控制、输淊触发控诸l難芯垮義蝦拖腫匆約奧畚牡鬧饕ぷ鰲ｅ義

本文編號：2776793