不确定非线性系统的稳定和跟踪控制研究

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1、曲阜师范大学硕士学位论文不确定非线性系统的稳定和跟踪控制研究姓名：石啊莲申请学位级别：硕士专业：运筹学与控制论指导教师：王强德20090401不确定非线性系统的稳定和跟踪控制研究摘要非线性系统的控制问题是目前控制理论界研究的一个重要课题．其中许多研究都是针对具有参数和结构不确定性的非线性控制系统进行设计和分析的．而如何通过反馈实现不确定非线性系统的稳定或跟踪，这一问题更是控制理论界一贯的研究热点．本文主要讨论了两类不确定非线性系统的鲁棒控制问题．不确定非线性系统的输出反馈自适应控制及非线性系统的鲁棒输出跟踪问题都是本文研究的主要问题．本

2、文主要分为五章．第一章介绍了不确定非线性系统的研究背景及意义，概述了此类系统的研究现状及设计方法，并介绍了本文所需的预备知识．第二章考虑了一类含有不确定参数及有界干扰项的非线性系统的鲁棒输出跟踪设计问题．本章采用Backstepping方法，递推设计了一种基于标称系统和不确定上界的鲁棒输出跟踪控制器，所设计的控制器保证了闭环输出信号可以渐近跟踪期望信号．第三章考虑了一类含动态不确定性的非线性系统的输出反馈自适应控制设计问题．本章设计的自适应稳定控制器主要建立在以下假设条件基础之上：已建模动态特性满足多变量的非线性单调增长条件，未建模动态

3、特性以一未知参数乘以一已知函数为上界．本章先引入一状态观测器，然后给出系统的全部状态估计；基于此状态观测器，利用Lyapunov稳定性理论和Baekstepping方法，递推设计了该系统的输出反馈自适应控制器．最后证明了所设计的控制器在原点处平衡，并使得闭环系统所有信号一致有界或者渐近收敛．仿真举例进一步验证了该控制方案的有效性．第四章考虑了一类非线性系统的输出反馈跟踪控制设计问题，所研究的系统是上一章系统的一个特殊情况，即：在非线性系统的未建模动态为零的情况下，对该类系统进行输出反馈渐近跟踪控制设计。本章基于观测器所设计的控制器，保证

4、了闭环系统所有信号一致有界并且系统的输出信号渐近跟踪系统的期望输出信号．仿真举例进一步验证了该控制方案的有效性．第五章对全文进行了概况和总结，并对未来工作进行了展望．’关键词：非线性系统；Back-stepping方法；输出反馈；状态反馈；自适应控制；输出跟踪：不确定性．不确定非线性系统的稳定和跟踪控制研究AbstractNolllillearsystemcontrolisallimportanttopicincontroltheory．Alotofstudiesaredesignedandanalysedfornonlinearcon

5、trolsystems谢muncertainparametersandstructures．Anditisalwaysahotproblemthathowtoachieverobuststabilizationortrackingofanonlinearsystemviafeedbackcontr01．Inthispaper,wemainlydiscussedrobustcontroloftowclassesofuncertainnonlinearsystems．Bothoutput—feedbackadaptivecontrolofu

6、ncertainnonlinearsystemsandrobustoutputtrackingcontrolofuncertainsystemsareconsideredinthispaper．Thispapermainlyconsistsof5chapters，Inchapter1，theresearchbackgroundandsignificanceareintroduced，andthephylogenyofthiswholefieldandthemainresultsinexistencearesummarizedrespec

7、tively．Thepreparativeknowledgeisalsopresentedroundly．Chapter2considersrobusttrackingdesignofaclassofnonlinearsystems、n也parameteruncertaintyandboundeddisturbance．UsingBack—steppingmetho也werecursivelydesignedarobusttrackingcontrollerbasedonthenominalsystemsandtheboundsofun

8、certainties．Thiscontrollercanguaranteethattheclosed-loopoutputsignalsasymptoticallytrackthedesiredsigna