基于逼近的不确定非线性系统自适应控制.pdf

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1、分类号：TP1TP1TP13TP13密级：公开学校代码：11065学号：2014010007学术博士学位论文基于逼近的不确定非线性系统自适应控制作者姓名王红红指导教师陈兵教授学科系统理论培养单位自动化与电气工程学院答辩日期2018年5月18日摘摘摘摘要要要要自20世纪60年代以来，在计算机技术发展的推动下，自适应控制无论是在理论上还是在应用上都取得了很大的进展。利用自适应控制能够解决一些常规的反馈控制所不能解决的复杂控制问题，可以大幅度地提高系统的稳态精度和动态品质。特别是，近年来基于神经网络或模糊逻辑系统的自适应控制被广泛应用到非线性系统的控制设计中去。该控制方法结合自适应技术和反步

2、技术可以获得很好的控制性能，因此吸引了众多学者开展研究，取得了丰硕的研究成果。但在该领域依然存在一些问题有待进一步研究。鉴于此，本论文在该领域作进一步深入研究，为基于逼近的自适应神经网络控制方法或自适应模糊控制方法的推广应用做出贡献。主要内容可概括如下：1.针对一类状态未知的单输入单输出纯反馈非线性系统，考虑其自适应神经网络控制问题。在设计过程中首先构造一状态量观测器去估计未知的状态量。将径向基函数神经网络(简称RBF神经网络，RadialBasisFunctionNeuralNetwork)用作逼近器去估计系统中未知的非线性。通过求解一组线性矩阵不等式和使用凸组合方法提高问题的可解性

3、。该方法可以保证闭环系统是稳定的。通过仿真算例验证所提方法的有效性。2.研究一类带有时滞的单输入单输出纯反馈非线性系统的自适应模糊输出反馈控制。不可测的系统状态量用观测器去估计。反步技术、自适应技术和模糊控制方法相结合，系统地设计一种自适应模糊输出反馈控制器。在控制器的设计过程中，应用Lyapunov-Krasovskii函数处理时滞项。提出的自适应模糊控制律保证闭环系统中所有信号的收敛性。所提方案的有效性通过仿真结果验证。3.针对一类单输入单输出纯反馈非线性系统，分别提出了基于状态反馈和输出反馈的自适应实用有限时间控制方案。利用模糊逻辑系统或神经网络识别系统中的非线性不确定性。所提出

4、的控制器的鲁棒性由有限时间李雅普诺夫稳定性理论保证。基于提出的有限时间引理，所设计的自适应有限时间控制方案可以保证闭环系统的半全局实用有限时间稳定性，同时保证跟踪误差具有良好的收敛性。分析的有效性通过仿真结果验证。4.针对一类多输入多输出纯反馈非线性系统，提出一种自适应模糊输出反馈控制方法，在建模同时考虑扰动的存在。设计状态观测器来估计未知的系统状态。结合自适应技术和反步技术，设计模糊自适应输出反馈控制器保证闭环系统的所有信号有界。利用线性矩阵不等式和凸组合方法共同完成观测误差系统的稳定性和控制设计。仿真结果验证控制方案是有效的。5.当系统同时带有输入非线性和时滞时，针对一类输入多输出

5、纯反馈非线性系统，分别提出了两种自适应智能控制器设计方案。当非线性系统包含不对称死区或饱和非线性，同时包含时间延时和结构上的非线性时，控制器的设计具有一定的挑战性。结合神经网络或模糊控制系统，与Lyapunov-Krasovskii控制方法，在一些合理假设基础上，采用线性矩阵不等式和凸组合方法实现变量分离，从而克服纯反馈形式带来的困难。通过构造状态观测器估计不可测状态变量；结合自适应反步技术和李雅普诺夫稳定性理论完成控制设计。所提方法和理论的有效性通过仿真算例验证。6.考虑一类大型互联非线性系统的神经网络自适应控制设计。结合神经网络逼近能力，李雅普诺夫稳定性定理和分离变量法来克服系统中

6、含有未知函数，饱和输入，状态量不可测等困难。在一定的假设条件下，利用反步技术和自适应技术，提出一种基于观测器的分散控制系统设计方法。该控制方案可以保证系统的稳定性和所有信号的有界性。仿真结果表明所提方案是有效的。关键词关键词：关键词：：：非线性系统非线性系统非线性系统；非线性系统；；；智能控制智能控制智能控制；智能控制；；；模糊逻辑控制系统模糊逻辑控制系统模糊逻辑控制系统；模糊逻辑控制系统；；；神经网络神经网络神经网络；神经网络；；；自适应反步控制AbstractSince1960s,drivenbythedevelopmentofcomputertechnology,theadapt

7、ivecontrolhasmadegreatprogressbothintheoryandapplication.Theadaptivecontrolcansolvethecomplexcontrolproblemwhichcannotbesolvedbysomeconventionalfeedbackcontrolmethod.Itcangreatlyimprovethesteadystateprecisionanddynamicqualit