含未建模動態的非線性系統輸出反饋DSC設計
余修端,孫秀霞,董文瀚
空軍工程大學工程學院,陜西西安
摘 要:針對一類含有未建模動態和未知控制增益符號的非線性系統,提出了一種輸出反饋自適應跟蹤控制方案。首先利用Kreisselmeier觀測器實現了不可測狀態的估計,在此基礎上以回歸設計方式設計了輸出反饋動態面控制系統,通過引入Nussbaum函數解決了控制方向未知問題。該方案解克服了傳統反推控制方法中的微分爆炸現象,并且所有未知參數的更新律僅在控制設計的第一步出現,因而降低了控制器設計和實現的復雜性。理論證明,控制方案不僅可以保證閉環系統所有信號半全局一致較終有界,而且通過調整控制器設計參數,跟蹤誤差可以調節到零的小鄰域內。仿真結果進一步驗證了控制方案的有效性。
關 鍵 詞:動態面控制;反推控制;未建模動態;輸出反饋;Nussbaum函數
1 引 言
近年來動態面控制(DynamicSurfaceControl,DSC)方法得到了廣泛研究[13]。動態面控制在控制律設計中利用低通濾波器避免了反推控制(BacksteppingControl)方法對虛擬控制信號的微分,克服了“微分爆炸”;并且不需要系統的非線性函數和參考信號n次連續,因而降低了被控對象的約束條件。這些優點使得動態面控制方法得到了廣泛應用[45]。注意到目前有關動態面控制的文獻大多都假設系統狀態完全可測,然而控制工程中系統的全部狀態并不總是可以測量的,而且還可能存在未建模動態或外部擾動[6]。因而,利用動態面控制在控制設計方面的優勢,開展非線性系統的輸出反饋控制研究具有實際意義。本文針對一類具有未建模動態和未知控制方向的非線性系統,首先構造了狀態觀測器,進而利用動態面控制方法設計了輸出反饋控制方案,所有未知參數的更新律僅在控制設計的第一步出現,控制設計過程簡單,易于實現。
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