受扰非线性系统的扁平区自适应控制

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在控制理论的研究中,线性系统自适应控制的研究已经不能满足我们的需要,现实的物理模型绝大多数都具有非线性性,因此非线性系统控制理论一直受到控制界研究者的青睐.影响非线性系统的因素很多,如死区,外部扰动以及不确定参数等,对此我们很难用近似线性系统的数学模型来精确研究非线性系统的控制问题.随着理论知识的丰富,研究者提出了解决非线性系统鲁棒自适应控制的算法,使大量的实际问题得到解决且具有重要的意义.本文考虑了在未知界扰动下的非线性输出反馈系统的鲁棒自适应控制问题,核心部分包括以下内容:(1)针对高频增益已知的非线性系统,设计了一个新的死区函数来代替符号函数使控制设计的虚拟控制是连续的,进而把系统的相对阶扩展到任意阶;设计了一个新的观测器降低滤波器的阶数,提高了系统的稳定性能;提出了一种新的自适应控制算法来估计未知扰动的界和未知参数的界,应用基于扁平区的Lyapunov定理来实现对于未知界的估计.设计过程在处理不同阶段交叉项时遵循标准的反推设计方法,最后证明了闭环系统的所有信号是有界的,且跟踪误差收敛到原点的特定邻域内.(2)针对高频增益未知的非线性系统,构造了新的Nussbaum函数,在控制设计的第一步引入放缩比例函数来消除高频增益的影响;应用调整函数的方法去除了系统的过参数化问题,减小了估计未知参数个数以及扰动的误差,使系统的稳定性能提高;应用设计的新死区函数,观测器以及基于Nussbaum函数的稳定定理对未知界进行估计;得到了闭环系统的所有变量是有界的,且跟踪误差的渐近跟踪是可以实现的.
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