一类非线性系统的自适应容错跟踪控制
在实际工程中，很多的被控系统可以建模为非严格反馈非线性系统，如质量－弹簧－阻尼器系统、电力系统、机械系统以及直升机系统。因此，对非严格反馈非线性系统的控制方法研究不仅有相当重要的理论价值也有实际应用的需要。对于受控系统，其非线性输入特性如死区、量化和饱和常常发生在工业的生产过程中，可使系统不稳定并且严重导致系统的运行异常。从而对具有非线性输入的非严格反馈非线性系统同样需要更深入和广泛的研究。在另一方面，系统在运行的过程中，执行器和传感器可能会受到突然的故障导致被控系统的输入输出产生波动，可能会导致严重的事故，为了系统能有较强的鲁棒性和可以安全的进行生产，需要设计一个有效的容错控制方法，不仅可以使受控系统达到期望的性能，同时还需要保证对于系统可能发生的故障有一定的容许能力。截至目前，虽然针对非严格反馈的非线性系统已经有不少有价值的研究结果被提出，但是仍然存在很多需要解决的控制问题。基于国内外发展现状，结合自适应控制方法和模糊容错控制方法，本文对非严格反馈的非线性系统进行了如下的研究： 首先是研究了具有不可测状态和执行器故障的非严格反馈非线性系统的自适应有限时间跟踪控制问题。为了实现快速的暂态性能，借助反步法和李雅普诺夫函数证明了有限时间控制方法的稳定性。利用模糊逻辑系统的逼近特性，引入模糊观测器来解决非严格反馈非线性系统状态不可测的问题。中间控制律中的阻尼项被用来补偿可能无限多个的故障。所研究的策略保证了系统的所有响应都是半全局实际有限时间稳定的。同时，跟踪误差在有限时间内收敛到原点的一个小邻域内。 其次研究了具有输入量化和全状态约束的非严格反馈非线性系统的自适应有限时间容错模糊跟踪控制问题。利用模糊逻辑系统和少可调参数方法，在每一步处理过程中处理未知的非线性函数。此外，还引入了一种结合模糊控制的动态面控制技术来解决变量分离问题。中间控制律中具有光滑函数的阻尼项，解决了量化效应和执行器故障数量无限的问题。结合障碍李雅普诺夫函数和后推法实现有限时间稳定性。有限时间控制器的设计使得系统的所有响应都是半全局实际有限时间稳定的，并保证在有限时间内跟踪误差收敛到原点的一个小邻域内同时响应都保持在预定的紧集内。最后，通过仿真实例验证了所研究策略的有效性。
非线性系统;自适应容错跟踪控制;有限时间稳定性;跟踪误差
渤海大学
硕士
模式识别与智能系统
李鸿一
2021
中文
TP273.2
2023-09-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）