【摘 要】
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非线性系统控制理论一直是近几十年来控制领域研究的热点课题之一,尤其是针对不确定非线性系统,基于神经网络和模糊逼近的自适应Backstepping方法已经取得了很大的进展,但还有大量问题需要进一步研究和探索.本文基于Backstepping方法,重点研究其在纯反馈受约束系统和非三角结构受约束系统中的推广,结合自适应控制理论,神经网络和模糊逻辑系统逼近理论,关联大系统分散控制理论,随机微分方程稳定性理
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非线性系统控制理论一直是近几十年来控制领域研究的热点课题之一,尤其是针对不确定非线性系统,基于神经网络和模糊逼近的自适应Backstepping方法已经取得了很大的进展,但还有大量问题需要进一步研究和探索.本文基于Backstepping方法,重点研究其在纯反馈受约束系统和非三角结构受约束系统中的推广,结合自适应控制理论,神经网络和模糊逻辑系统逼近理论,关联大系统分散控制理论,随机微分方程稳定性理论及约束控制理论,对几类受约束的非线性系统的控制问题进行了深入的研究.本文的主要成果如下:1.针对一类纯反馈系统,研究其固定时间全状态约束控制问题.本章首先采用均值定理将纯反馈系统转化成严反馈系统,其次采用BLF来处理状态约束问题,结合FLS和Backstepping技术给出控制器设计方法.设计的模糊自适应控制器保证所有闭环信号在固定时间都是有界的且全状态约束条件满足.2.针对一类不确定状态不可测非三角结构时变时延系统,研究其输出反馈全状态约束控制问题.通过设计状态观测器去估计不可测状态,用分离变量原理来克服系统的非三角结构困难,用动态面控制（DSC）方法来消除设计过程中出现的‘计算膨胀’问题,用神经网络来逼近控制设计中出现的不确定非线性函数,设计的自适应神经控制器证明了所有闭环信号都是有界的且满足全状态约束条件.3.针对一类具有死区输入且方向未知的不确定随机非三角结构系统,研究了其全状态约束控制问题.本章基于模糊基函数的性质,采用占优方法来处理非三角结构结构困难,这样就去掉了有些文献中非线性函数需要满足单调递增有界函数假设的要求,具有更小的保守性.采用Nussbaum函数来探测系统的控制方向.设计了一种基于死区输入的自适应模糊控制器,证明了所有信号在概率意义下有界且对于系统状态而言约束满足.4.针对不确定非三角结构关联时延系统研究了全状态常值约束和时变约束的自适应控制问题.采用占优方法来克服不确定系统的非三角结构困难,用静态BLF和动态BLF来处理全状态约束问题.设计障碍李雅普诺夫函数结合Backstepping技术解决来克服出现的互联时延项并设计出自适应控制器.它保证所有闭环信号都是有界的且各个子系统的全状态约束条件满足.5.针对一类不确定非三角结构系统,研究其非对称时变全状态约束控制问题.设计了非三角结构系统的时变全状态约束自适应模糊控制器.采用占优方法克服了非三角结构困难问题,采用ABLF来处理时变非对称全状态约束问题.设计的障碍李雅普诺夫函数结合Backstepping技术给出控制器设计方法,证明了闭环系统所有信号都是有界的且满足全状态约束条件.
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