基于动态增益的下三角非线性系统输出反馈控制

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随着工业自动化和科学技术的飞速发展,控制对象结构日益复杂化且往往是非线性的。其中下三角非线性系统作为非线性控制领域的一类代表性系统,广泛的存在于工程实践之中。目前已有大量文献研究了下三角非线性系统,但非线性系统由于自身复杂性的特点,仍还有很大的研究空间。非线性系统通常具有强的限制条件,影响了研究系统的适用性;如何弱化系统的限制条件是本文拟解决的主要问题。本文主要针对状态不可测的下三角非线性系统,提出了动态增益的控制方法。论文的主要研究内容如下:首先,本文分析了下三角非线性系统和输出反馈控制的研究现状,并简要介绍了两类不同的非线性系统控制器设计过程中所使用Back-stepping递归设计、动态增益、受限控制等方法。其次,针对一类基于事件触发的下三角非线性系统,研究了其全状态受限下的输出反馈控制问题;构建了一类新颖的降阶动态增益观测器来估计不可测的状态变量,并放松了系统的非线性条件;通过对称的tan型障碍Lyapunov函数,保证了系统的全状态受限控制的要求;设计了事件触发输出反馈控制器,放松了对控制器持续监控的要求,从而保证了闭环非线性系统的稳定性。并通过数值仿真验证了所设计控制器的有效性。最后,针对一类同时含有未知参数和非线性项的下三角非线性多智能体系统,研究了其自适应输出反馈领导-追随一致性问题。构建了一类降阶动态增益K-滤波器来估计系统不可测的状态变量;通过估计未知参数的界的方法避免了过估计问题;利用动态面控制方法设计了分布式控制器,大大减少了系统的计算负担。并且通过MATLAB仿真实例证明了所设计控制器的稳定性。
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