学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

非线性严格反馈系统的约束自适应反步控制及其应用

作　者: 潘惠惠
导　师: 高会军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 非线性级联系统 约束控制 反步递推控制 自适应控制
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 1次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


约束在物理系统中是无处不在的，它可能以停机、饱和以及性能和安全规范等形式存在。在系统运行期间违反约束条件可能会导致系统性能的下降，严重情况下会危害或者损坏系统。受到实际的需求和理论上的挑战，约束系统的控制器设计在近几十年来已经成为一个热点问题。受到上述问题的启发，本文试着对低阶严格反馈形式的非线性系统使用界限Lyapunov函数（BLF）的方法来设计控制器。不像传统的全局正定和径向无界的Lyapunov函数，BLF会在它的参数接近一定的限定值时趋于无限。通过确保BLF沿系统轨线的有界性，从而防止了违背约束条件，这就体现了本文控制器设计方法的重要基础。从最简单的情况开始，针对有一个状态受约束条件的情况下进行了讨论，通过已知的控制增益函数，在反步递推设计的第一步中采用了BLF的方法，在其余的步骤中采用二次型函数的设计方法。从状态轨线的渐进跟踪结果表明，没有违背约束条件，从而实现了所有的闭环信号都是有界的，这样就限制了约束状态。此外，为了解决参数中含有不确定性的情况，进而提出了自适应的控制器。同时，对基于BLF和QLF的方法做了一个比较性的研究，说明在不违背约束条件的情况下，基于BLF的方法要比基于QLF的方法有对初始值更低的保守性。将上述方法扩展到全状态约束的情况下，在每一步的反步递推控制器的设计中，都采用BLF约束的方法。除此以外，对于被控对象参数已知的情况下和含有不确定参数的情况下，都分别的给出了设计方法。但是，状态约束并不是任意给定的，它们的初值状态和控制参数需要满足一定的可行性条件，如果满足条件，那么就能确保状态轨线的渐进跟踪并且不违背状态约束。而在部分状态约束的情况下，需要改变了设计步骤，只在反步递推设计的某一些步骤中采用了BLF的方法，从而它的可行性条件被放宽了。最后，作为一个应用研究，对于主动悬架系统提出一个约束自适应反步控制器来实现多目标控制。另外，为了提高驾驶舒适度，主动悬架系统的时域约束在整个时域内需要得到满足。使用BLF方法可以确保时域约束有更低的保守性。给出了一个实例来验证本文所提出的方法的有效性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 课题研究背景与意义  9-13
    1.1.1 基于Lyapunov方法的控制器设计  9-10
    1.1.2 约束控制系统  10-11
    1.1.3 主动悬架系统的控制算法  11-13
  1.2 本文主要内容  13-15
第2章 设计工具和预备知识  15-29
  2.1 引言  15
  2.2 数学预备知识  15-17
  2.3 Lyapunov稳定性分析  17-20
  2.4 界限Lyapunov函数  20-27
    2.4.1 一阶系统  23-24
    2.4.2 二阶系统  24-27
  2.5 本章小结  27-29
第3章 状态约束控制系统  29-47
  3.1 引言  29
  3.2 问题描述  29-30
  3.3 全状态约束  30-40
    3.3.1 全状态约束：参数已知的情况  30-34
    3.3.2 全状态约束：含有不确定参数的情况  34-39
    3.3.3 全状态约束：可行性条件检测  39-40
  3.4 部分状态约束  40-46
    3.4.1 部分状态约束：参数已知的情况  40-42
    3.4.2 部分状态约束：含有不确定参数的情况  42-45
    3.4.3 部分状态约束：可行性条件检测  45-46
  3.5 本章小结  46-47
第4章 非线性不确定主动悬架系统的多目标控制  47-80
  4.1 引言  47
  4.2 系统建模与问题描述  47-50
    4.2.1 系统建模  47-49
    4.2.2 问题描述  49-50
  4.3 控制算法综合  50-55
    4.3.1 基于BLF方法的控制器设计  50-54
    4.3.2 基于QLF方法的控制器设计  54-55
  4.4 仿真验证  55-75
    4.4.1 包块路面扰动验证  56-67
    4.4.2 周期性路面扰动验证  67-75
  4.5 本章小结  75-80
结论  80-82
参考文献  82-88
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果  88-90
致谢  90

相似论文

  1. 陀螺稳定吊舱控制系统稳定回路设计与研究,V241.5
  2. 航天器姿态动力学系统鲁棒自适应控制方法研究,V448.22
  3. 一类欠驱动Lagrangian系统的最优同步控制,TP13
  4. 自适应模糊控制算法研究及其实现,TP273.4
  5. 近壁面环境下UUV回收过程的自适应控制方法研究,TP273
  6. 机器人轨迹跟踪控制算法研究,TP242
  7. 潜艇空间运动的控制问题研究,U674.76
  8. 交流异步电动机模糊自适应软起动控制的研究,TM343
  9. 串联机器人神经网络自适应控制的仿真研究,TP242
  10. 大系统分散模型参考自适应控制问题的研究,O231
  11. 基于神经网络的自适应噪声主动控制研究,TP183
  12. 多模型阶梯式广义预测控制策略研究,TP273
  13. 参数协进化的改进和声搜索算法及其应用,TP391.3
  14. 基于全数字平台的汽车氙气头灯电子镇流器关键技术研究,TM923.61
  15. 非线性离散系统的自适应控制方法的研究,O231
  16. 无人直升机鲁棒及自适应容错控制技术研究,V249.1
  17. 自适应脑机接口控制系统研究,TP334.7
  18. 一种负载适用范围广的节能型开关电源及其冗余控制,TN86
  19. 切换双机电力系统的稳定性研究,TM712
  20. 倾转旋翼机姿态控制问题研究,V249.1
  21. 双向流水槽模拟潮汐的控制技术研究,P731.23

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
© 2012 www.xueweilunwen.com