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下三角非线性时滞系统的饱和控制

下三角非线性时滞系统的饱和控制

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作者：段志宇山东大学

学位级别：硕士

下三角非线性系统是一类被广泛研究的系统,许多工程问题,例如化学反应器系统、机器人机械臂系统及倒立摆系统等,都可以建模为此类系统。在建模过程中,时滞及输入饱和现象往往是不可避免的,它们会影响系统的正常运行,尤其对于下三角非线... 详细信息

下三角非线性系统是一类被广泛研究的系统,许多工程问题,例如化学反应器系统、机器人机械臂系统及倒立摆系统等,都可以建模为此类系统。在建模过程中,时滞及输入饱和现象往往是不可避免的,它们会影响系统的正常运行,尤其对于下三角非线性时滞系统,输入饱和所带来的不良影响还没有被很好地解决。因此,研究具有输入饱和的下三角非线性时滞系统具有重要的实际意义。然而,已有成果中大多都是运用反步设计方法进行研究的,设计过程较为复杂,寻找更为简洁且有效的方法来研究此类系统就显得尤为重要。随着工业规模的不断扩大,单一系统难以描述实际系统中的一些复杂特性,在这种情况下,多智能体系统应运而生,其相关研究逐渐发展起来。但目前对于具有输入饱和的下三角非线性时滞多智能体系统的研究相对较少,这推动了本文的研究。本文运用增益控制方法,对具有下三角结构的时滞单一系统及时滞多智能体系统的饱和控制进行研究。主要内容如下:·针对具有输入饱和及外部干扰的时滞单一系统,运用动态增益控制方法,研究状态反馈跟踪控制问题。首先,假设非线性项的增长条件与系统输出的连续函数有关,并引入一个合适的状态变换,为动态增益的有界性分析提供便利;其次,运用动态增益控制方法及双曲正切函数的特点,设计状态反馈控制器;最后,运用Lyapunov-Krasovskii泛函定理证明闭环系统的所有信号都是全局有界的,并且通过适当地调整设计参数,跟踪误差可以收敛到原点的一个小邻域内。·针对具有输入饱和的时滞多智能体系统,运用静态增益控制方法,研究状态反馈跟踪控制问题。首先,指出所研究的跟踪控制问题可转化为高维多变量系统的有界性问题,并借助合适的状态变换,将有界性问题转化为静态增益设计问题;其次,引入双曲正切函数来消除输入饱和特性的影响;最后,运用静态增益控制方法设计自适应状态反馈控制协议,实现闭环系统的全局有界,并结合Lyapunov-Krasovskii泛函对领导者与跟随者之间的跟踪误差大小进行分析。·针对具有输入饱和的时滞多智能体系统,运用静态增益控制方法,研究输出反馈跟踪控制问题。首先,引入合适的状态变换,将跟踪控制问题转化为静态增益设计问题,并借助双曲正切函数来处理输入饱和;其次,构造一个用于估计系统中不可直接量测状态的观测器,并基于此设计自适应输出反馈控制协议;最后,构造Lyapunov-Krasovskii泛函证明闭环系统的全局有界性,并进一步分析领导者与跟随者之间的跟踪误差大小的可调性。

关键词：下三角非线性时滞系统多智能体系统输入饱和增益控制方法跟踪控制

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