几类非线性系统的自适应迭代学习控制研究.pdf

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1、学校代码10701学号09031110143分类TN82号TP27密级公开西安电子科技大学博士学位论文几类非线性系统的自适应迭代学习控制研究作者姓名：张春丽一级学科：数学二级学科：应用数学学位类别：理学博士指导教师姓名、职称：李俊民教授提交日期：2014年9月StudyonAdaptiveIterativeLearningControlforSeveralClassesofNonlinearSystemsAdissertationsubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialf

2、ulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyByZhangChunli(Mathematics)Supervisor:Prof.LiJunminSeptember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含

3、为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证

4、，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要对于有限时间区间上复杂非线性系统的跟踪控制问题现在比较有效的控制方法是迭代学习控制方法，且该方法已经成为了当前智能控制领域研究的核心课题之一。在迭代学习控制理论及其方法中，自适应迭代学习控制方法越来越多的受到诸多学者的关注。该方法的主要优点是无需系统动态满足全局Lipschitz条件、学习算法简单，能在有限时间区间内高精度的跟踪期望轨迹等。但是由于初始条件

5、的变化对系统的稳定性和收敛性的影响，使得迭代学习控制方法的设计非常具有挑战性。另一方面，非一致跟踪问题也是迭代学习控制中的一个重要问题，因此它也成为广大学者研究的重点。另外，在实际系统中时间延时和时变参数是造成系统不稳定的两个主要因素，在本文中针对具有时变参数的时滞系统和具有时变参数的混沌系统，设计出有效的自适应迭代学习控制器和自适应控制器，解决了跟踪控制问题和混沌同步问题。控制领域的一个难点和热点问题是控制方向问题，尤其是在迭代学习控制中对于未知控制方向的处理更加困难，所以本文也对具有未知控制方向的严

6、格反馈非线性系统进行迭代学习控制器的设计。当控制输入中存在非线性时，往往会破坏系统性能。在迭代学习控制器设计的过程中，对控制输入非线性的处理也是一大难题，本文也对控制输入中的非线性这一问题进行研究。具体来说我们取得了以下研究成果：1.利用Backstepping技术，分别对具有初始状态误差的纯反馈系统和对具有初始状态误差与输入非线性的严格反馈非线性系统进行自适应迭代学习控制器设计，解决了在有限时间区间0，T上的轨迹跟踪问题。引进了一个时变边界层设计误差函数。边界层宽度的初始值根据可测的初始状态误差来

7、设定并且该宽度沿着时间轴减少。利用滤波信号消除使得控制器不能直接实现的代数环问题。由于模糊逻辑系统(FLS)和径向基函数神经网络(RBFNN)的统一的逼近性质，我们引入FLS和RBFNN学习未知动态的性能引入一个典型级数来处理逼近误差的未知界。即使存在初始状态误差，跟踪误差向量的范数也能随着迭代次数趋向于无穷大渐近收敛到一个可调剩余集。如果适当增大学习增益，就能提高学习速度。2.基于合理的假设，运用合适的Lyapunov-Krasovskii函数和Backstepping方法来设计NN学习律和控制律，提

8、出了一类严格反馈非线性时滞系统的自适应NN迭代学习控制方法，所考虑的系统中含有未知非线性参数化的已知周期的时变扰动函数。未知非线性向量函数和未知非线性时滞函数分别用FSE-RBF神经网络来逼近，放松了对未知非线性函数和未知非线性时滞函数的要求。3.基于类李雅普诺夫函数设计控制器，分别对已知和未知控制方向的非线性I西安电子科技大学博士学位论文时变系统设计了自适应迭代学习控制器，解决了非一致目标轨迹跟踪问题。处理具有非全局李普希兹非线性的系统动