一类具有量化信号的非线性系统输出反馈控制

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在实际工程应用中,大多数的被控系统都是非线性的,考虑到测量偏差、未知参数以及时滞等不确定因素,如何设计合适的输出反馈控制器具有重要的理论研究意义和实际应用价值。另外,在网络控制系统中,考虑到长距离传输以及网络传输带宽的约束,通过引入量化技术,将连续的信号转换为多段离散值,从而减轻通信通道中传递信息的负担。本文将动态变增益技术、Lyapunov稳定性理论、Nussbaum-type函数以及量化器扇形界方法相结合,研究一类具有量化信号的非线性系统输出反馈控制问题。论文主要研究工作如下:1、针对一类具有时滞与量化输入输出的非线性系统,研究其自适应输出反馈问题。系统非线性项满足下三角增长率未知的线性增长条件。引入动态增益设计状态观测器,通过设计适当的Lyapunov-Krasovskii泛函处理时滞项,基于Lyapunov稳定性理论构造一个线性的输出反馈控制器,使得闭环系统的所有信号有界,且利用Barbalat引理可证明系统所有状态可以渐近收敛到原点。数值仿真结果表明了所提控制方法的有效性。2、针对一类控制方向未知的非线性系统,研究其量化输入的自适应输出反馈控制问题。结合Nussbaum-type函数和动态增益技术,通过设计合适的虚拟控制器来处理系统中控制方向未知问题。采用动态变增益技术设计全维状态观测器,并基于反步法构造输出反馈控制器。基于Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性以及闭环系统的有界性。数值仿真验证了该控制方法的有效性。3、针对一类具有未知输出函数的非线性系统,研究其输入与输出均量化的输出反馈控制问题。由于系统的输出函数未知,故无法直接测量得到系统的状态信息。采用量化后的输出信号设计一个与系统状态x1无直接关联的全维状态观测器。基于反步法设计输出反馈控制器,并选取适当的参数使得闭环系统所有信号有界,数值算例验证了控制器的有效性。
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