一类非线性系统的实用输出机动控制

作     者：边艳华 

作者单位：曲阜师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：武玉强

授予年度：2012年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 070105[理学-运筹学与控制论] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0701[理学-数学] 071101[理学-系统理论] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：非线性系统 输出机动 反推 输入状态稳定 未知控制方向 

摘      要：本文主要研究的是机动跟踪控制问题。所谓的机动（maneuvering）控制问题，一般包含了两个任务。第一个任务是使系统的状态或输出跟踪一个期望的参数化路径yd（θ（t）），第二个任务是即在沿着这个路径跟踪的过程中，能够使得变量θ满足一个期望的动态行为。而第二个任务能够使输出在跟踪期望的理想路径的同时，也可以避免在跟踪过程中产生的问题，从而可以保护系统的性能。所以，研究系统的机动控制问题具有重要的理论价值和实际意义。 本文重点研究的是三类非线性系统的输出机动控制问题。论文的主要内容有如下安排： 第一部分针对一类不确定非线性系统，通过反步设计方法，研究了输出机动控制器的设计。系统中不确定性既可以代表有界扰动引起的不确定，也可以视为未知参数的不确定性。在具体的设计过程中，先设计实际控制u，然后再给出速度误差的调节律，设计的自适应控制器不但能够保证系统的稳定性和信号的有界性，同时还能使路径跟踪误差和速度跟踪误差收敛到一定的范围。 第二部分针对一类带有不确定项的并且控制方向未知的非线性系统，研究了输出机动控制问题。应用Nussbaum函数和backstepping反步设计方法相结合的思想，设计了一个自适应输出机动控制器。该控制器能够保证闭环系统的所有信号一致有界，并且能够满足控制目标的其他任务。 第三部分选取的是带有未建模动态的不确定非线性系统，在之前研究成果的基础上，重点研究了输出机动控制问题。本章研究的非线性系统，不仅具有未建模动态的不确定性，而且还具有非线性不确定性，这就增加了问题的复杂性和难度。本文主要利用backstepping方法，在具体的递推设计的过程中，又巧妙地应用一个引理，这样就可以避免为处理不可测状态而重新构造子系统的Lyapunov函数。