基于Backstepping方法的不确定非线性系统的自适应控制与分析

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1、分类编号：单位代码Ｔ６７１０１密级：学号：２０１５０８０００１硕士学位论文＠论文题目：基于Ｂａｃｋｓｔｅｐｐｉｎｇ方法的不确定非线性系统的自适应控制与分析ＡｄａｔｉｖｅＢａｃｋｓｔｅｉｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＡｎａｌｓｉｓｆｏｒｐｐｐｇｙＵｎｃｅｒｔａｉｎＮｏｎｌｉｎｅａｒＳｙｓｔｅｍｓ作者姓名：王新勇指导教师：赵旭东教授专业名称：控制理论与控制工程研究方向：非线性和非光滑系统学院年级：工学院２０１５级完成日期：２０１８年６月渤海大学研究生学院基于Backstepping方法的不确定非线性系统的自适应控制与分

2、析[摘要]近年来，控制界对非线性系统进行了研究，取得了许多关于稳定性、能控性、可观性、切换镇定等综合问题的有价值的成果。Backstepping方法广泛应用于非线性系统的控制问题，特别是具有下三角形式的光滑非线性系统，作为一种很有效的方法，受到了广泛的关注。在许多实际系统中经常存在不确定性，而模糊系统由于其普遍的逼近性质，是处理不确定非线性系统的强有力的工具。因此，本文将Backstepping技术与模糊自适应控制设计相结合，提出一种自适应模糊控制方法用以解决不确定切换系统的状态反馈和不确定非光滑系统的输出反馈控制问题。主要研究内容如下：（1）研究了一类控制输入中带有未知滞环的不确定

3、切换非线性系统的自适应跟踪控制问题。将自适应Backstepping技术与模糊系统逼近能力相结合，提出了一种适用于所研究系统的自适应模糊控制算法。采用动表面控制(DSC)，避免了传统Backstepping设计中复杂性爆炸问题。仿真结果表明，提出的状态反馈控制器可以实现实际的输出跟踪性能，且所有信号都保持有界性。（2）将现有的自适应输出反馈控制理论应用于一类非光滑非线性系统。首先，将半全局一致最终有界(SGUUB)稳定性的概念推广到非光滑系统中，该概念被广泛应用于具有下三角系统的光滑非线性系统。然后，利用集值映射和集值导数，提出了一种新的保证非光滑非线性系统SGUUB稳定性的Lyap

4、unov判据，为以后的Backstepping控制设计奠定了理论基础。利用Lipschitz函数的Cellina近似选择定理和光滑逼近定理，将所研究的系统转化为一个等价模型。在此基础上，利用适当的观测器和模糊系统的逼近能力，为所研究的系统构造了一种自适应模糊输出反馈控制器。[关键词]：Backstepping方法；模糊系统；自适应控制；切换系统；非光滑系统IADAPTIVEBACKSTEPPINGCONTROLANDANALYSISFORUNCERTAINNONLINERSYSTEMSABSTRACTInrecentyears,thecontrolfieldhasstudiednon

5、linearsystemsandobtainedmanyvaluableresultsonthestability,controllability,observability,switchingstabilizationandothersynthesisproblems.TheBacksteppingmethodiswidelyusedinthecontrolproblemsofnonlinearsystems,especiallythesmoothnonlinearsystemswithlowertriangularform.Asaneffectivemethod,ithasbee

6、npaidmoreandmoreattention.Inmanypracticalsystems,uncertaintiesoftenexist,andfuzzysystemsarepowerfultoolsfordealingwithuncertainnonlinearsystemsduetotheirgeneralapproximationproperties.Therefore,thisthesiscombinesBacksteppingtechnologywithfuzzyadaptivecontroldesign,anadaptivefuzzycontrolmethodis

7、proposedtosolvetheproblemofstatefeedbackforuncertainswitchedsystemsandoutputfeedbackcontrolforuncertainnon-smoothsystems.Themaincontentsofthestudyareasfollows:(1)Thisthesisisconcernedwiththeproblemofadaptivetrackingcontrolforaclas