本文關(guān)鍵詞：不確定系統(tǒng)的自適應(yīng)反步控制

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【摘要】：系統(tǒng)中的不確定性是指描述被控對象及其所處環(huán)境的數(shù)學(xué)模型是不完全確定的,其中可能包含某些未知因素或隨機因素�？陀^地說,任何一個實際系統(tǒng)都具有不同程度的不確定性。它們可能表現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)部,也可能表現(xiàn)在系統(tǒng)外部。系統(tǒng)內(nèi)部的不確定性通常指的是描述被控對象的數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)存在的不確定性,如未建模動態(tài),未知系統(tǒng)參數(shù)和未知控制系數(shù),設(shè)計者事先不能確切知道。而系統(tǒng)外部的不確定性則可能來自于不可預(yù)知的執(zhí)行器延遲或隨機性的擾動等,例如時間大小不可預(yù)知的確定性的常值控制輸入時延以及統(tǒng)計特性未知的隨機性測量噪聲等。如果在進(jìn)行控制設(shè)計的時候不充分考慮這些不確定性的影響,則被控對象的性能可能達(dá)不到所要求的效果,嚴(yán)重的甚至可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。面對這些客觀存在的各式各樣的不確定性,如何設(shè)計適當(dāng)?shù)目刂坡?使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定,并能實現(xiàn)某些期望的性能指標(biāo),是自適應(yīng)控制所要研究解決的問題。本論文的主要研究對象為不確定非線性時變系統(tǒng)、不確定線性最小相位系統(tǒng)、不確定線性時滯系統(tǒng)等多種類型的不確定對象,采用的主要控制手段是一種使用非常廣泛的自適應(yīng)反步控制方法(Adaptive Backstepping)。因為被控對象的多樣性,傳統(tǒng)的自適應(yīng)Backstepping方法無法實現(xiàn)所期望的控制目標(biāo),所以本論文針對不同的被控系統(tǒng),對Backstepping方法進(jìn)行了改進(jìn),也將這種方法與其它的控制方法進(jìn)行了適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合,通過研究取得了以下的成果,(1)針對具有參數(shù)化嚴(yán)格反饋形式的帶有跳變參數(shù)的非線性時變系統(tǒng)提出了一種基于模塊的自適應(yīng)反步控制方法。這里考慮的未知參數(shù)既包括連續(xù)時變參數(shù),也包括分段跳變參數(shù),而且它們不必局限于緩慢時變或非頻繁跳變,控制器模塊和參數(shù)估計器模塊這兩個模塊的設(shè)計是相互獨立的。穩(wěn)定性分析顯示整個閉環(huán)系統(tǒng)信號是全局一致有界的,關(guān)于參數(shù)變化速率的均方意義下的跟蹤誤差性能也得到了保證。(2)針對不確定最小相位線性系統(tǒng)提出了一種新的基于輸出反饋的自適應(yīng)反步控制方法。不同于傳統(tǒng)的非線性控制系統(tǒng)設(shè)計算法,這里提出的方法是基于李亞普諾夫函數(shù)的線性控制方法。它在處理參數(shù)估計誤差時,沒有采用過參數(shù)化、調(diào)節(jié)函數(shù)和非線性阻尼項。閉環(huán)系統(tǒng)的局部穩(wěn)定性和軌跡跟蹤可以得到保證。如果系統(tǒng)的維數(shù)等于相對階數(shù),那么全局穩(wěn)定性和漸近收斂可以實現(xiàn)。(3)針對一類相對階等于系統(tǒng)維數(shù)的線性時滯系統(tǒng),在系統(tǒng)狀態(tài)不可測、系統(tǒng)參數(shù)不可知、輸入時延不可知等經(jīng)典困難下,設(shè)計了一種基于李亞普諾夫方法的控制律以實現(xiàn)輸出軌跡跟蹤。一類結(jié)合了自適應(yīng)反步輸出反饋和預(yù)測邊界控制的綜合方法在設(shè)計中得到了采用。穩(wěn)定性分析顯示了閉環(huán)系統(tǒng)所有信號的全局有界性,跟蹤性能也得到了保證。
【關(guān)鍵詞】：不確定系統(tǒng) 自適應(yīng)控制 反步方法 預(yù)測 邊界控制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP13
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• 英文摘要8-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 引言12
• 1.2 不確定系統(tǒng)的自適應(yīng)Backstepping控制的研究背景與現(xiàn)狀12-18
• 1.3 本論文的主要工作18-22
• 2 預(yù)備知識22-30
• 2.1 常微分方程Backstepping方法簡介22-26
• 2.2 基于預(yù)測的偏微分方程邊界控制方法簡介26-30
• 3 具有分段跳變參數(shù)的不確定非線性時變系統(tǒng)的模塊自適應(yīng)控制30-58
• 3.1 引言30
• 3.2 數(shù)學(xué)模型與問題描述30-34
• 3.3 調(diào)節(jié)函數(shù)控制34-36
• 3.4 自適應(yīng)模塊控制36-43
• 3.5 參數(shù)估計43-48
• 3.6 穩(wěn)定性分析48-52
• 3.7 數(shù)值仿真52-54
• 3.8 小結(jié)54-58
• 4 不確定線性系統(tǒng)的線性Backstepping輸出反饋控制58-80
• 4.1 引言58
• 4.2 數(shù)學(xué)模型與問題描述58-59
• 4.3 狀態(tài)估計59-60
• 4.4 線性反步控制60-62
• 4.5 參數(shù)辨識62-65
• 4.6 穩(wěn)定性分析65-69
• 4.7 特殊情況的全局穩(wěn)定69-77
• 4.8 小結(jié)77
• 4.9 附錄77-80
• 5 執(zhí)行器時延情況下不確定線性系統(tǒng)的自適應(yīng)Backstepping控制80-104
• 5.1 引言80
• 5.2 數(shù)學(xué)模型與問題描述80-82
• 5.3 Kreisselmeier-濾波器與狀態(tài)估計82-85
• 5.4 自適應(yīng)Backstepping與預(yù)測邊界控制85-89
• 5.5 未知參數(shù)與未知時延的辨識89-91
• 5.6 穩(wěn)定性分析91-94
• 5.7 數(shù)值仿真94-96
• 5.8 小結(jié)96-99
• 5.9 附錄99-104
• 6 總結(jié)與展望104-108
• 6.1 論文研究工作總結(jié)104-105
• 6.2 今后研究工作展望105-108
• 參考文獻(xiàn)108-118
• 個人簡歷與研究成果118-11

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本文編號：944737