非线性系统停息时间可调的有限时间控制设计

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1、摘要基于有限时间稳定理论，本文研究了非线性系统停息时间可调的有限时间控制设计问题．首先综合介绍了非线性系统有限时问稳定理论的课题背景、理论意义及国内外研究概况，其次对各种有限时间稳定控制设计的类型和方法进行分类比较，总结出两种常用的有限时间稳定控制器设计方法—齐次性分析方法和基于有限时间Lyapunov理论的反步构造法．然后针对以下两类非线性系统，研究了停息时间可调的有限时间镇定问题：一、一类具有零动态不确定非线性系统停息时间可调的有限时间镇定问题．本部分研究了一类具有零动态不确定非线性系统的有限时间镇定问题，给出了具有更强实用性的

2、停息时间可调的有限时间控制设计方法．不同于现有文献，本部分所研究的非线性系统更具一般性：(1)系统具有不可量测零动态；(2)系统的控制系数具有不确定性．另外，本部分通过灵活运用有限时间稳定的Ly印unov理论和反步构造方法，有效处理了系统的不可测量零动态，给出了停息时间可调的有限时间稳定控制器的设计步骤．所设计的状态反馈控制器使得闭环系统全局有限时间镇定，且停息时间可调整，特别是当系统初始值已知时，停息时间可以任意调节．最后给出仿真算例验证了该控制方案的有效性．二、一类高阶非线性系统停息时间可调的有限时间镇定本部分研究了一类高阶非线

3、性系统停息时间可调的有限时间镇定问题．有限时间控制一般(时不变意义下)是非光滑的，对于高阶非线性系统，进行光滑反馈设计的一些著名方法对有限时间控制设计并不奏效．本部分基于有限时间稳定的Ly印unov理论，通过恰当的参数变换，借鉴增加冥次积分的方法设计了停息时间可调的有限时间稳定控制器，实现了闭环系统的全局有限时间稳定．最后给出仿真算例验证了该方法的可行性．关键词：非线性系统；齐次系统；零动态；可调停息时间；有限时间稳定性；有限时间镇定；Lyapunovt哩论；增加冥次积分；反步构造法．AbstractBasedOilfinite-t

4、imestabilitytheory,．thisthesisinvestigatedthefinite-timecontroldesignofnonlinearsystemswithadjustable-settling-time．First，wesum—marizethefinite-timestabilitytheoryofnonlinearsystems，includingthesubjectbackground，thetheoreticalsignificanceandtheresearchstatus．Thenbycom-

5、paringvarioustypesandapproachesoffinite-timecontrol，twocommonlyusedmethodshavebeengiven—thehomogenousanalysisapproachandthebackstep-pingconstructiveapproachOilthefinite-timeLyapunovtheory．Forthefollowingtwotypesofnonlinearsystems，wefocusonthefinite-timestabilizationwit

6、hadjustable-settling-time：(I)Thefinite-timestabilizationforaclassofzero-dynamicsuncer-tainnonlinearsystemswithadjustable-settling-time．Inthispart，theproblemoffinite-timestabilizationisinvestigatedforaclassofuncertainnonlinearsystemswithzero-dy"namics，andthemethodisprop

7、osedtodesignamoreapplicablefinite-timestabilizingcontrollerwithadjustable-settling-time．Differentfromtheexistingresults，thenonlinearsystemstudiedhereismoregeneral：(1)thesystemhasthezero-dynamicswhichareunmeasured；(2)thecontrolparametersareuncertain．Moreover．，byusingthe

8、Lyapunovtheoryoffinite-timestabilityandthebacksteppingconstructivemethodologyskillfully,theunmeasuredzero-dynamicsare