【摘要】：絕大多數(shù)的控制問題可以分為鎮(zhèn)定問題、調(diào)節(jié)問題和跟蹤問題三類,它們都屬于軌跡跟蹤問題。而跟蹤性能的好壞是評判控制算法優(yōu)良的重要標(biāo)準(zhǔn)之一,傳統(tǒng)的非線性自適應(yīng)控制中的性能問題僅限于保證系統(tǒng)跟蹤誤差收斂于某個剩余集,而剩余集的大小取決于設(shè)計參數(shù)的大小和一些未知項的大小,沒有系統(tǒng)的方法去決定所要求的界限。但必須指出,許多控制問題對性能問題(瞬態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能)有明確的要求,因此研究滿足預(yù)先性能約束的軌跡跟蹤控制問題具有重要的理論和實際意義。又考慮到非線性、參數(shù)不確定、外部干擾、執(zhí)行器故障和輸入飽和特性等約束條件廣泛存在于實際工程問題中,本文針對基于多種約束條件的非線性系統(tǒng)自適應(yīng)控制問題展開深入研究。首先,研究了一類存在性能約束的受擾不確定非線性系統(tǒng)的容錯跟蹤問題。通過引入性能函數(shù)將傳統(tǒng)的跟蹤誤差轉(zhuǎn)換成廣義跟蹤誤差,將廣義跟蹤誤差用于控制設(shè)計,巧妙地解決了性能約束問題;采用提取核心函數(shù)的思想處理系統(tǒng)中的不確定非線性部分;在控制器設(shè)計過程中,采用動態(tài)面控制技術(shù),引入一階濾波器和界限層誤差,運用自適應(yīng)Backstepping控制器設(shè)計方法進行設(shè)計自適應(yīng)控制率和更新率,成功解決了系統(tǒng)中存在的外部干擾和執(zhí)行器故障所帶來的影響。所設(shè)計的控制算法能夠在存在上述約束條件下實現(xiàn)對目標(biāo)軌跡的穩(wěn)定跟蹤,滿足預(yù)先指定性能要求(瞬態(tài)性能、穩(wěn)態(tài)性能),同時確保閉環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)部信號都是連續(xù)且有界的。仿真結(jié)果也驗證了所設(shè)計控制方案的有效性。其次,研究了一類存在性能約束的輸入飽和嚴(yán)反饋非線性系統(tǒng)的容錯跟蹤控制。通過引入軟飽和函數(shù)和一個有界函數(shù)對輸入飽和特性曲線進行近似處理,巧妙地解決了執(zhí)行器中存在的輸入飽和非線性;同樣,通過性能函數(shù)處理預(yù)先性能約束條件;運用魯棒自適應(yīng)控制理論來處理不可預(yù)測并且時變的執(zhí)行器故障,使得設(shè)計出來的控制器具有一定的容錯性;引入Nussbaum類型函數(shù)解決系統(tǒng)控制增益未知的問題:在傳統(tǒng)的Backstepping控制器設(shè)計方法中加入動態(tài)面控制思想,避免出現(xiàn)“微分爆炸”問題。最后設(shè)計的控制方案能夠保證系統(tǒng)在存在執(zhí)行器輸入飽和、不可預(yù)測和時變執(zhí)行器故障、參數(shù)不確定和外部干擾的約束條件下,實現(xiàn)保證預(yù)先指定性能要求的容錯跟蹤控制。通過李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了控制方案的穩(wěn)定性,仿真結(jié)果驗證了控制方案的有效性。
【圖文】：

圖 3.2 實際跟蹤誤差 e( t )和Fig.3.2 Curves of actual tracking error e( 說明3.4根據(jù)公式(3.4)-(3.6)可知，最大超調(diào)的上界和負數(shù)最大超調(diào)的下收斂速度的下界。常數(shù) 和 的含可以通過改變設(shè)計參數(shù)0 , , l, 和 蹤性能和穩(wěn)態(tài)跟蹤性能。3.2.2 誤差轉(zhuǎn)換從公式(3.4)中可以看出，如果跟蹤期望的瞬態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)控制精度都可控制器，那么就會出現(xiàn)很多的技術(shù)挑e其中1z 稱為廣義跟蹤誤差，1T ( z )是

學(xué)碩士學(xué)位論文 4 基于性能約束的輸入飽和嚴(yán)反饋非線性系統(tǒng)的容錯控設(shè)4.2假設(shè)控制增益b x ,t 是一個時變的函數(shù)，其具體數(shù)學(xué)表達式未知，，增益方向是可以知道的。即存在兩個正常數(shù)0b 和mb 使得以下不等式(4.200 ( , )m b b x t b (4們可以對控制增益b x ,t 的正負進行假設(shè)，不失一般性，假設(shè)控制增t 始終大于零，則有以下不等式(4.3)成立：00 ( , )m b b x t b (4輸入飽和約束
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O231

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 趙博;李元春;;考慮多傳感器故障的可重構(gòu)機械臂主動取代分散容錯控制[J];控制與決策;2014年02期

2 許迅雷;;無跡卡爾曼濾波(UKF)的應(yīng)用比較分析[J];西安文理學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年02期

3 楊宏;李亞安;李國輝;;一種改進擴展卡爾曼濾波新方法[J];計算機工程與應(yīng)用;2010年19期

4 周東華,DingX;容錯控制理論及其應(yīng)用[J];自動化學(xué)報;2000年06期

5 董選明,譚民;質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的重構(gòu)和容錯控制研究[J];控制與決策;2000年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 肖冰;執(zhí)行器故障的航天器姿態(tài)容錯控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 唐梓力;變結(jié)構(gòu)永磁直線同步電機的主動容錯控制與實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 程月華;規(guī)避衛(wèi)星姿控系統(tǒng)故障診斷與容錯控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

4 胡慧;不確定非線性系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)跟蹤控制[D];湖南大學(xué);2010年

5 郭玉英;基于多模型的飛機舵面故障診斷與主動容錯控制[D];南京航空航天大學(xué);2009年

6 劉春生;復(fù)雜非線性系統(tǒng)的智能故障診斷與容錯控制[D];南京航空航天大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 涂學(xué)海;非對稱非光滑受限輸入非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定跟蹤控制[D];重慶大學(xué);2017年

2 盧穎;不確定非線性系統(tǒng)的故障/擾動重構(gòu)及容錯控制[D];重慶大學(xué);2016年

3 安新國;基于故障診斷觀測器的非線性系統(tǒng)的容錯控制[D];河北科技大學(xué);2013年

4 劉浩;基于滑模的故障重構(gòu)和容錯控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

5 劉玲玲;帶有擾動的不確定非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制器設(shè)計[D];中國石油大學(xué)（華東）;2013年

6 吳淑瑩;非線性系統(tǒng)執(zhí)行器故障容錯控制研究[D];東北大學(xué);2011年

7 姜曉紅;基于非線性Backstepping的船舶航向控制器設(shè)計[D];大連海事大學(xué);2003年

本文編號：2631288