几类随机非线性系统的预设性能控制及应用

来源 :辽宁科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chen20080310
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在实际的工业控制过程中,没有绝对的线性系统。饱和,死区等强非线性现象的存在加大了控制器的设计难度,外部环境的随机扰动使控制器的设计更为复杂,且系统的通信资源限制也会导致控制效果不佳。为此,本文结合预设性能控制和自适应控制等相关理论,对几类受到随机扰动的非线性系统进行了控制方法的研究。主要工作及创新如下:(1)针对一类受到外界随机扰动的严格反馈非线性系统,设计了一种预设性能自适应模糊控制器。首先通过边界函数设定好所需暂态性能的上确界,并根据边界函数进行误差转换,再利用伊藤引理和模糊逻辑对随机扰动和未知项进行处理,最后基于反步法实现了自适应模糊控制器的设计。在完成控制器的设计后,通过Lyapunov第二法对系统的稳定性进行了严谨的证明。将设计的控制器应用于单连杆机械臂模型进行仿真分析,结果表明系统的暂态和稳态性能均可得到保证。(2)针对一类受到外界随机扰动且具有输入饱和约束的纯反馈非线性系统,设计了一种预设性能自适应模糊控制器。纯反馈结构相较于严格反馈更具有一般性,但其系统输入与状态变量之间存在非仿射变换,无法直接进行控制器的设计,为此,引入中值定理对纯反馈系统进行解耦,将其转化为仿射结构。输入饱和约束的存在使得反步法无法应用,为此,引入一条光滑曲线对其近似替代。最后结合(1)中的研究成果,基于反步法完成了自适应模糊控制器的设计。在完成控制器的设计后,通过Lyapunov第二法对系统的稳定性进行了严谨的证明。将设计的控制器应用于单连杆机械臂模型进行仿真分析,结果表明系统的暂态和稳态性能均可得到保证。(3)针对一类受到外界随机扰动且具有输入饱和约束的严格反馈非线性系统,设计了一种基于事件触发的预设性能自适应模糊控制器。在通信带宽资源有限的情况下,事件触发机制能够很大程度的改善资源的利用情况。结合(1)、(2)的研究成果,并基于事件触发策略,设计了适合在有限通信资源环境下使用的预设性能自适应模糊控制器。在完成控制器的设计后,通过Lyapunov第二法对系统的稳定性进行了严谨的证明。将设计的控制器应用于单连杆机械臂模型进行仿真分析,结果表明事件触发策略控制器可有效减少采样次数,且系统的暂态和稳态性能均可得到保证。
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