不确定非线性系统的反馈控制是控制理论中的热点研究问题,可用于航空航天、电力、石油化工、机器人等领域。一方面,区别于线性系统,非线性系统会呈现本质非线性现象,如有限时间逃逸、多孤立平衡点、混沌等。此外,非线性系统可控可观性和可镇定性的描述本质区别于线性系统,如线性系统可控意味着可反馈镇定,而非线性系统则没有该结论。另一方面,系统中允许存在不确定性,意味着可以容忍现有测量/建模方法的某些缺陷,降低精确测量和完全建模的压力。此外,随着人们认识和改造世界的加深,新的不确定性类型不断出现,亟需发展新的反馈控制策略来得到一个具有广泛适用性和强容错性的反馈控制/反馈补偿策略。因此,对不确定非线性系统的反馈控制的研究具有重要的意义。本文研究了多类不确定非线性系统的全局反馈控制问题。所研究的系统允许存在未知控制方向、未知幂次、非参数不确定性等多类严重不确定性,这使得现有方案不再适用。本文通过将传统的非线性控制设计方法(如反推法、增加幂次积分法、占优法、输出反馈设计方法)与切换方法相结合,发展了新颖的切换自适应反馈控制策略,成功给出了这些非线性系统的反馈稳定控制器。本文的研究内容包括以下四个方面:一、具有未知相对阶的非线性系统的切换自适应输出反馈控制该部分内容在论文的第三章,研究了一类具有未知相对阶、动态不确定性、未知控制方向以及非线性项不可参数化的非线性系统的切换自适应输出反馈控制。由于未知相对阶没有己知上界,现有相关文献中构建过维数滤波器的方法不再适用,需要构建变维数的滤波器。为了实现全局镇定,将结合切换方法和变维数滤波器设计一个切换自适应输出反馈控制框架。这一框架中包含两个切换序列,分别用来生成滤波器的增益和维数。二、具有未知控制方向的幂积分系统的切换自适应输出反馈控制该部分内容在论文的第四章,研究了具有未知控制方向的幂积分系统的切换自适应输出反馈控制。由于本质的非线性(即系统线性化不可控不可观),因此很难(甚至不能)基于Nussbaum函数来补偿系统中的未知控制方向。为了同时处理本质非线性和未知控制方向,本章结合动态输出反馈设计方法和切换方法,设计一个切换自适应输出反馈框架。首先,考虑控制方向己知这一特殊情形。据此可得控制器的基本结构以及设计参数对未知控制系数的依赖关系。然后基于一个切换逻辑在线调节设计参数,研究具有未知控制方向的情形。三、具有未知系统幂次的非线性系统的切换自适应反馈控制该部分内容在论文的第五章,研究了一类具有未知系统幂次、未知控制方向和非线性项不可参数化的非线性系统的切换自适应反馈控制。不同于现有文献中的结果,系统中的幂次未知且无已知上界。通过将占优法、增加幂次积分法和切换方法灵活结合,发展一个带有设计参数的控制器,其中设计参数会根据切换逻辑在线调节。只要切换发生有限次,所设计的切换自适应控制器就会有效,并保证闭环系统不会出现Zeno现象。四、具有未知系统幂次的更一般非线性系统的切换自适应反馈控制该部分内容在论文的第六章,研究了一类更一般的具有未知系统幂次的非线性系统的切换自适应反馈控制。在上一章的研究中,系统幂次要求满足p1≥p2…≥本部分致力于去掉这一限制。本章设计的切换自适应反馈控制器会引入更多的设计参数,它们起完全不同的补偿作用。由于这些参数的引入,有必要定义完全不同的设计序列,并在分析阶段构造不同的Lyapunov函数。这使得本章中全局镇定的理论分析更加复杂,也突出了本部分的贡献。