1. 研究目的与意义
非线性系统的输出反馈控制问题一直是控制理论研究领域中的热点问题, 输出反馈稳定是考虑其他控制问题如跟踪问题, 干扰抑制问题等的前提; 实际系统几乎都是非线性的,通过线性化等方法得到的线性模型只能反映实际系统的局部特性。
另一方面,由于对实际系统及其所处环境的物理机理认识不足、量测工具精度不够以及建模方法存在局限性等原因,导致不能完全精确建模实际系统,因而在所获得的系统模型中不可避免地存在各种类型的不确定性或千扰。根据非线性、不确定性/干扰的类型/属性,研宄相应反馈控制的存在性及构造性分析与设计具有重要的意义.随着计算机和网络技术在控制系统中的普及,要求在确保系统性能可接受的前提下尽可能地降低反馈控制对计算/通讯/能源等资源的占用,这使得对不确定非线性系统研究事件触发控制/采样控制等更高效反馈控制成为必然。
此外,在大部分的实际物理系统中, 由于状态的不可量测性, 使得输出反馈控制更具有实际应用价值。
2. 研究内容和预期目标
针对非线性系统受到不确定因素影响的现象,通过设计状态反馈和输出反馈控制器,研巧了一类不确定广义齐次非线性系统的反馈控制和自适应控制问题。(1)阐述研究背景和意义,介绍非线性系统反馈控制、自适应控制和随机非线性系统反馈控制的研究现状, 回顾加权齐次系统的相关定义和性质。
(2)介绍随机非线性系统的相关理论针对传感器无法准确获取系统状态迭一现象,考虑具有未知状态测量漂移的确定型系统全局鲁棒控制问题,研究随机型系统的依概率全局输出反馈调节问题(3)研究系统输出増益未知情况下的全局自适应反馈控制问题。 考虑部分系统状态不可测和系统含有不确定参数两种惰况下,系统的全局有限时间反馈控制问题。 对论文的工作进行总结与展望,同时提出有待进一步研究的问题。
3. 国内外研究现状
在早期的研究中,关于非线性控制问题取得了一些有意义的成果,形成了非线性系统控制的经典方法,如庞加莱提出的相平面法和达尼尔提出的描述函数法等,然而上述方法主要针对具有死区、饱和、摩擦和继电等非线性特性的简单非线性系统,难W处理复杂的非线性系统控制问题。设计控制器来实现特定的控制目标和达到所需的控制性能,一直是非线性控制领域的研究热点之一。通过研究发现,由于非线性系统结构的复杂性,几乎不存在一种适用于所有非线性系统的通用控制方法。因此需要针对特定结构的非线性系统,研巧与之相对应的控制方法。
故针对非线性系统反馈控制的研巧正处于蓬勃发展阶段,仍存在许多有待深入研究的问题。当非线性系统中存在不确定因素时,如传感器不能测量到系统状态真值、系统状态在传输过程中存在时滞现象1^及系统受到随机干扰等,现存的反馈控制器设计方法并不完全适用。因此,对不确定非线性系统反馈控制问题研究还有很大的空间
4. 计划与进度安排
随机非线性系统的相关理论,包括随机时滞系统稳定性理论、随机Barbalat引理W及随机有限时间稳定性理论。给出本文在控制器设计过程中所用到的一些常用结论,为W下各章的研究奠定了基础。
通过求解一个非线性规划问题,给出系统状态指数漂移量的限制条件。在此基础上,利用单调递减齐次度的概念和増加幕积分方法,给出全局镇定鲁棒控制器的设计方法。最后,进一步将结果推广到一类更广泛的不确定非线性系统中。
利用动态増益技术,在设计观测器和控制器时引入一个变増益来处理未知参数。然后基于Lyapunov-Krasovskii泛函和随机Barbalat引理,证明所设计的输出反馈控制器能够全局调节闭环系统状态和观测态。
5. 参考文献
[1]查雯婷.一类不确定非线性系统反馈控制研究.东南大学
[2]陈为胜.非线性系统智能Backstepping控制与分析.西安电子科技大学
[3]盖桂芝.不确定非线性系统的输出调节及其应用.哈尔滨工业大学
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