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非线性参数化系统的自适应输出跟踪控制

Adaptive Output Tracking Control of Nonlinearly Parameterized System

【作者】 张静

【导师】 刘玉生;

【作者基本信息】 四川大学 , 控制理论与控制工程, 2006, 硕士

【摘要】 许多实际系统如生化过程、带有摩擦的机器等都是具有不确定性的非线性参数化系统。对于含有不确定性的本质非线性参数化系统,用任何光滑甚至连续反馈通常都是不可能达到渐近输出跟踪的。因此,研究这类系统的全局实际输出跟踪,即要求通过控制能在有限的时间内使系统的输出跟踪误差要多小有多小,有重要的理论意义和实际意义。 本文针对一类重要的含有不确定性的非线性参数化串级系统提出的输出反馈鲁棒自适应跟踪控制器,仅仅利用输出信号作为控制信号,并且不用估计任何参数,就可以在维持闭环系统的内部稳定的情况下,实现系统的全局实际输出跟踪;在不引入外加信号的前提条件下,就可以成功的抑止动态扰动。 基本设计思想是通过选择适当的输入到状态稳定(ISS)Lyapunov函数和变能量函数(changing supply functions)的方法,来构造输出反馈鲁棒自适应跟踪控制器。同时,为了克服控制器设计的复杂性,采用了反步(backstepping)设计法。然后,通过应用Lyapunov稳定性理论,我们证明了本文所设计的控制器可以保证具有不确定非线性参数化串级系统的稳定性,且可以通过选择适当的参数,在有限的时间内使跟踪误差根据实际要求任意小,即实现全局实际输出跟踪。由此,证明了我们的设计方案是可以达到预期的目的的。 另外,我们还将这种设计思想扩展到W(‖z‖)是一种普通的K_∞函数的情况下,从而提升了我们的设计方案的理论意义和应用价值。

【Abstract】 Many physical systems such as biochemical processes and machines with frictions are nonlinearly parameterized systems with uncertainties. For such inherent nonlinear systems with uncertainties, it is impossible to achieve asymptotic output tracking. Therefore, the global practical output tracking of the systems is an important research topic both in theory and practice, that is to say the tracking error is made arbitrarily small within limited time by choosing appropriate design constants,.This paper presents a robust adaptive output feedback control scheme for a significant class of nonlinearly parameterized systems with uncertainties. The control scheme can realize the global output tracking of the uncertain nonlinearly parameterized systems, i.e. the output of the system can practically track the prescribed time-varying reference signals, reject the disturbances and maintain the internal stability of the closed-loop system. It can also reject the unmodeled dynamics without adding external signal. The scheme uses the output to form the control signal, with no need to estimate any parameters.The design of the output feedback robust adaptive tracking controller is based on the ideas of the input-to-state stable (ISS) Lyapunov functions and the technique of

  • 【网络出版投稿人】 四川大学
  • 【网络出版年期】2007年 03期
  • 【分类号】TP273.2
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