【摘 要】
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通常称输入幂为大于1的正奇数的非线性系统为高次非线性系统。与常见的非线性系统尤其是严格反馈非线性系统相比,由于高次非线性系统的输入幂为大于1的正奇数的存在,在闭环系统的稳定分析与推导过程中会产生额外的附加项,且常用的技术与方法难以处理该附加项,所以高次非线性系统的稳定控制具有挑战性。然而,当系统输入的幂未知时,此类系统的稳定控制将变得更加困难。近年来,虽然众多专家学者对高次非线性系统进行了研究,但
【基金项目】
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国家自然科学基金“具有不可建模故障且故障数目不确定的自适应容错控制”(编号:61473250)和“多智能体系统主动容错控制及其容错能力分析”编号:(61873229);
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通常称输入幂为大于1的正奇数的非线性系统为高次非线性系统。与常见的非线性系统尤其是严格反馈非线性系统相比,由于高次非线性系统的输入幂为大于1的正奇数的存在,在闭环系统的稳定分析与推导过程中会产生额外的附加项,且常用的技术与方法难以处理该附加项,所以高次非线性系统的稳定控制具有挑战性。然而,当系统输入的幂未知时,此类系统的稳定控制将变得更加困难。近年来,虽然众多专家学者对高次非线性系统进行了研究,但是对于具有不确定性的高次系统,尤其在输入幂未知的情况下,相关的研究并不充分,还需进一步深入研究。本文研究了带有未知幂的不确定性高次非线性系统的控制问题,提出了相应的控制方案。其具体内容如下:(1)研究了一类带有未知控制方向的高次非线性系统的稳定性问题,设计了两种新型控制策略,分别实现了系统的全局稳定。与现有成果相比,所提控制策略不仅取消了控制方向已知的假设,还取消了系统输入幂已知的假设。结合Nussbaum型增益方法和自适应控制等控制技术,针对两种情况,分别设计了相应控制器,并基于李亚普诺夫稳定理论对系统的稳定性和有效性进行了验证。最后,通过两个实例分别验证了其有效性。(2)研究了一类不确定性非线性高次系统的跟踪问题,设计了一种新型的自适应跟踪反馈控制器控制器,实现了跟踪控制目标。与现有相关文献中控制策略相比,所提控制策略不需要系统输入幂的上界与下界已知的假设。然后,基于李亚普诺夫稳定理论,分析了系统稳定性和有效性,并证明了系统闭环信号的有界性以及跟踪误差收敛到零的一个邻域。仿真结果验证了所设计控制器的有效性。(3)研究了一类高阶非线性领航者-跟随系统的分布控制设计。系统中每个跟随者不仅具有未知的高次输入幂,而且还受限于未建模动态。提出了一种自适应分布控制策略,使得每个跟随者渐近同步于领航者,并且同步误差都满足先前的预设性能。最后,仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性。
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