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非线性系统控制器设计一直是系统控制领域的一个研究热点,同时,由于缺乏系统的设计方法,也是系统控制领域的一个研究难点。非线性随机系统,作为非线性系统的重要组成部分,由于考虑了系统外部白噪声的影响,具有广泛的应用背景,但是由于随机噪声的引入,使得系统的状态往往是很复杂的随机过程。因此,“非线性”与“随机”成为了非线性随机控制理论研究的两个难点。正是由于这一原因,非线性随机系统的控制问题具有一定的挑战性,并且控制器设计与性能分析要比确定系系统要复杂、困难的多。
本文针对几类具有随机逆动态的随机非线性系统,提出了一些新的概念,发展了一些基本分析工具,研究了几类控制器的设计问题,主要成果包括:
1、利用随机Barbalat引理,给出了随机LaSalle定理新的证明;研究SiISS随机系统的改变供应率的方法,发展了SiISS小增益类条件,并讨论了它们之间的关系;针对一类具有SiISS随机逆动态的非线性随机系统,利用随机LaSalle定理和SiISS小增益类条件,设计了部分状态反馈控制器,使得到闭环随机系统依概率全局(渐近)稳定,并且解过程是几乎必然有界的。
2、针对一类具有SiISS逆动态的非线性随机系统,进一步研究了其输出反馈调节控制问题。利用SiISS小增益类条件减弱了非线性随机系统中漂移项和扩散项的非线性约束条件,在较弱的条件下,设计自适应输出反馈控制器,使得闭环随机系统的解过程几乎必然有界,并且系统的输出依概率1渐近调节到零点。
3、针对一类具有未知虚拟控制系数和未建模随机动态交互作用的非线性随机关联系统,研究其分散自适应输出反馈控制问题。首次给出了具有未知虚拟控制系数的非线性随机系统的输出反馈控制方法;对于非线性随机关联系统,其非线性关联项不仅包含每个子系统的输出,而且包含每个子系统的未建模随机动态,设计了分散自适应输出反馈控制器,使得闭环系统的解过程几乎必然有界,并且系统的输出和状态依概率1渐近调节到零点。
4、进一步研究积分输入状态稳定系统改变供应率的方法,通过反例的构造讨论了所给条件的必要性。采用积分反推设计与改变iISS供应率相结合的方法,研究一类具有iISS逆动态的非线性系统的全局渐近调节控制问题,设计了基于降阶观测器的自适应输出反馈控制器,证明了闭环系统的解是有界的,并且系统的输出渐近调节到零点。