下三角随机非线性系统的有限时间状态反馈控制器设计

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随着工业化的飞速发展和自动化水平的逐步提高,在被控对象变得越来越复杂的同时,人们对控制速度和控制精度等指标的要求也随之提高。在此之前的成果一般都是基于有界稳定或者渐近稳定展开的,有限时间稳定对提高系统暂态性能有更好的效果。具有严格反馈形式的系统是非线性系统中基础而又最为重要的一类,但由于非线性系统的复杂性及其应用的广泛性,仍有很多领域需要被研究,比如随机系统领域和关联系统领域等,这就需要做更深一步的探索。本文研究了具有饱和输入或死区特性的高阶关联随机非线性系统有限时间状态反馈控制问题,并且在不同的系统中考虑了事件触发机制和随机逆动力学项,通过一系列仿真实验验证了所设计控制器的准确性。详细内容如下:首先,针对一类具有饱和输入的低次幂下三角形随机非线性系统,进行了状态反馈控制器设计,运用Backstepping方法,设计了一个具有新颖积分形式的Lyapunov函数,并运用增幂积分项技术,结合双曲正切函数,运用一些不等式放缩技巧和引理,设计了使系统在任意初始条件下均能达到有限时间稳定的控制器,相比之前的结果收敛速度快、精度高,然后对系统稳定性进行了证明,最后,通过数值仿真和工程实际仿真实验验证了所设计控制器的有效性。其次,针对前面所研究系统的不足,借鉴高次幂系统的研究思路,设计了具有死区特性的P型随机非线性关联系统的状态反馈有限时间控制器,运用死区特性曲线对输入死区进行了处理,提出了新的假设并对参数进行设计,结合不等式放缩技巧,运用增幂积分项技术对该复杂随机非线性系统进行了离散状态反馈控制器的设计。最后运用MATLAB搭建S函数进行了仿真验证。最后,研究了具有逆动力学项的P型随机非线性系统有限时间状态反馈控制问题,并且把事件触发机制引入到P型随机非线性系统中,证明了在该事件触发机制下并不存在齐诺现象,并且通过引入一个函数成功处理掉了随机逆动力学项,运用增幂积分项的方法,最终验证了该随机非线性系统能够达到有限时间稳定。通过一个二维仿真验证了该状态反馈控制器的准确性。
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