对受限非线性互联系统的自适应神经网络跟踪控制

来源 :渤海大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:Taurus_God
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在实际工程中,许多物理系统可被建模为非线性互联系统,如机电系统、耦合倒立摆、质量-弹簧-阻尼系统及直升机系统。而且,饱和、量化、死区等非线性因素常出现在工业过程中,严重地影响了系统的性能,甚至会直接导致系统失稳。因此,对于这样一类带有非线性输入/输出的非线性互联系统控制研究,应给予足够的重视和深入的探讨。另一方面,为了实现期望的性能指标,被控系统的状态、输出以及误差常常受到一定程度的限制,其约束范围会随着时间而变化。因此,需要设计一个有效的控制方案,不仅要使被控系统稳定,还需保证系统的约束不违背。迄今为止,虽然针对此类非线性系统已有许多有效的控制方案被提出,但是仍有许多控制问题有待去解决。基于国内外发展现状,结合分散的自适应控制方法以及后推技术,本文对受限非线性互联系统的主要研究和工作如下:对于带有饱和输入的时变输出受限的大型非线性互联系统,第二章设计了一个可靠的自适应有限时间分散控制方案。在后推控制设计过程中,构造时变barrier李雅普诺夫函数、有效的控制器以及自适应律。结合有限时间稳定性判据,证明了所提出的控制方案在有限时间内保证系统稳定的同时,输出受限得以保证。最后,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。第三章研究了具有输入量化的时变状态受限纯反馈非线性互联系统的分散自适应神经网络有限时间控制问题。为了满足状态受限,控制器设计的每一步都采用时变barrier李雅普诺夫函数。同时,结合自适应后推控制技术,设计出了一个分散自适应神经网络有限时间控制器。通过稳定性分析,闭环信号是有界的且跟踪误差能够在有限时间内收敛到原点附近的一个小邻域内。最后,通过仿真实验测试了该方法的有效性。针对具有未知死区输出的非线性互联系统,在第四章中提出了一个有效的神经分散自适应控制策略。通过引入Nussbaum函数,解决了输出非线性引起的控制设计困难。为了解决误差受限,引入了规定性能技术。根据李雅普诺夫稳定性理论,验证了所提出的控制算法能够保证所有系统信号是有界的,并且跟踪误差被保持在具有规定性能限制的紧集内。此外,仿真结果验证了控制方案的正确性。
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