实际系统几乎都是非线性的,通过线性化等方法得到的线性模型只能反映实际系统的局部特性.另一方面,由于对实际系统及其所处环境的物理机理认识不足、量测工具精度不够以及建模方法存在局限性等原因,导致不能完全精确建模实际系统,因而在所获得的系统模型中不可避免地存在各种类型的不确定性或干扰.根据非线性、不确定性/干扰的类型/属性,研究相应反馈控制的存在性及构造性分析与设计具有重要的意义.随着计算机和网络技术在控制系统中的普及,要求在确保系统性能可接受的前提下尽可能地降低反馈控制对计算/通讯/能源等资源的占用,这使得对不确定非线性系统研究事件触发控制/采样控制等更高效反馈控制成为必然.本文针对典型不确定非线性系统,结合自适应方法研究并构建具有强反馈能力的事件触发控制,不仅达到降低资源依赖性的目标,而且能够应对系统的非线性、不确定性/干扰,实现高精度高性能的控制目标.此外,还发展强有效的自适应输出反馈补偿策略,为不确定非线性系统事件触发输出反馈控制的研究夯实基础.本文的主要内容包括如下五个方面:一、不确定非线性系统基于自适应事件触发反馈的跟踪控制研究一类不确定非线性系统的事件触发跟踪控制.所研究的系统容许大范围参数型不确定性,并且被跟踪的参考信号仅当前可量测,无需更多的先验信息.这使得无法精确界定采样/执行误差对系统行为的影响,因而事件触发控制更具挑战性.针对两种不同的事件触发架构(事件触发机制在信息传输和控制计算/更新方面发挥着不同的作用),分别提出了新型的自适应事件触发跟踪策略.具体地,在两种策略中均引入动态增益来补偿严重不确定性,同时克服采样/执行误差的不良影响.基于引入的动态增益,在两种架构下设计具有不同事件触发机制的事件触发控制器.特别地,为了确保应用灵活性,其中一个事件触发机制相对独立于控制器信号.所设计的事件触发控制器能够实现系统的实际跟踪,即确保预先设定的任意跟踪精度(与连续时间控制下的跟踪目标程度相当),同时避免无限快的采样/执行.(对应第二章)二、不确定非线性系统的切换事件触发控制研究一类不确定非线性系统的事件触发镇定.所研究的系统不仅容许本质非线性,而且容许大范围参数型不确定性.二者的共存对事件触发镇定控制设计产生了严重的挑战,特别是对于不确定性须引入特定的补偿机制,而补偿机制与对应镇定目标的非线性事件触发框架的融合是非常困难的.为此,通过融合对大范围不确定性有强自适应能力的逻辑切换机制,提出新型的切换事件触发控制策略.该策略的关键在于灵活地联合事件触发机制和切变机制以决定何时采样/执行以及何时切换设计参数,使切换事件触发控制器能有效应对非线性、不确定性以及采样/执行误差,从而实现系统的全局镇定.由于切变机制的引入,闭环系统的性能分析更加复杂,特别是需要证明不发生无限次切换以及无限快的采样/执行.为了提升切换事件触发控制器的可靠性和适用性,还进行了拓展性研究:通过强化切换事件触发控制策略的切变机制和事件触发机制,改进的控制器分别实现了采样/执行率的预估和对更多类型干扰的容忍.(对应第三章)三、不确定非线性系统基于更高效切换事件触发反馈的镇定控制进一步研究不确定非线性系统的事件触发镇定,建立资源利用更高效的事件触发策略:不仅降低控制器到执行器的通讯负担,而且降低传感器到控制器的通讯负担.具体地,引入更强有力、更高效的切变机制与事件触发机制,联合决定何时采样/执行,并决定如何以及何时调节设计参数.特别地,两机制不仅能够有效应对大范围参数型不确定性,而且能够有效抵御本质非线性.在此基础上,设计切换线性(而不是非线性)事件触发控制器,确保闭环系统状态收敛到零,同时避免无限次切换以及无限快的采样/执行.需指出的是,设计的触发机制与控制器相对独立,使得控制器到执行器不需要连续的信息传输,同时避免连续的控制计算.(对应第四章)四、基于切换自适应采样的动态反馈镇定和干扰抑制研究受扰系统的采样镇定与干扰抑制问题,发展基于逻辑切换的自适应采样控制.由于未知干扰对系统影响显著且作用持续,导致传统的周期采样策略不再有效,这迫使采用带有切变机制的变周期采样策略.具体地,通过切变机制调节采样周期,确保足够丰富的系统状态采样信息用于反馈补偿.在此基础上,利用内模原理,设计新型的变周期采样动态控制器,使得系统状态最终收敛到任意预设的零点邻域,并且采样周期经过有限次切变之后保持不变.该策略还被进一步用于解决自适应采样输出调节问题.(对应第五章)五、不确定非线性系统自适应输出反馈镇定控制研究两类典型不确定非线性系统的全局输出反馈镇定,发展更强有效的自适应输出反馈补偿策略.首先,针对一类具有未知控制方向、大范围参数型不确定性和未知输入匹配不确定性等多重不确定性的非线性系统,融合Nussbaum增益方法、调节函数方法和扩展状态观测器,提出综合的自适应输出反馈补偿机制,在此基础上建立输出反馈镇定策略确保系统的全局收敛性.其次,针对一类具有未知不可测状态依赖增长和输入匹配不确定性的非线性系统,提出了基于单个动态增益处理未知输出多项式增长率的低动态复杂性补偿策略,并借助自适应扩展状态观测器实现输入匹配不确定性的渐近估计以确保对其精确抵消,进而设计自适应输出反馈控制器实现闭环系统状态全局收敛到零.(对应第六章)在上述研究成果的基础上,共撰写学术论文12篇,其中9篇已发表于控制理论界知名期刊或会议(SCI期刊论文5篇),特别是2篇发表于国际控制界权威期刊IEEE Transactions on Automatic Control和Automatica.