一类具有非光滑输入特性的随机高阶非线性系统的有限时间镇定

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近些年来,随着工程应用中需要控制的实际系统中普遍存在非线性,非光滑输入,以及外部随机干扰,因此许多的确定性模型并不能在高性能要求的工程中应用。鉴于此,随机高阶非线性系统的控制问题得到了广泛的研究。与此同时,由于有限时间稳定的闭环系统相比于传统Lyapunov意义下渐进稳定的系统,不仅精度高,而且具有更好的抗干扰性,并且在设计过程中更加充分的考虑系统期望的暂态性能,因此有限时间镇定问题也成为了现在的研究热点。本文基于有限时间稳定性理论,增加幂积分法,齐次系统理论,研究了一类具有非光滑输入特性的随机高阶非线性系统的有限时间镇定问题。本文主要工作包含以下三个方面。首先研究了一类随机非线性系统的几乎必然有限时间状态反馈控制问题,设计了一个光滑的状态反馈控制器,使得所研究的随机非线性系统几乎必然有限时间稳定。运用增加幂积分方法,设计了状态反馈控制器,保证相应的闭环系统是几乎必然全局有限时间稳定的。最后通过一组数值仿真,验证了该章设计控制方法的有效性。其次研究了一类时变随机高阶非线性系统的全局有限时间镇定问题,所研究的系统非线性特征是低阶的。首先给出了非线性函数的约束,接下来通过增加幂积分方法建立了一个连续的状态反馈控制器,使得系统对于任意的起始点是全局有限时间依概率稳定的。最终分别通过对一个一维和二维系统进行数值仿真,验证了本章设计的有效性。最后研究了一类具有死区输入特性的随机高阶非线性系统的全局有限时间输出反馈镇定问题。在本章中,首先对于未知死区输入进行了建模。在随后输出反馈控制的设计过程中,首先在标称系统进行输出反馈控制器的设计;第二步是基于齐次系统理论和增加幂积分方法,建立了标称系统的全局有限时间输出反馈控制法则,第三步便是通过引入一个尺度增益用来抵消漂移和扩散项的影响,从而证明了原系统组成的闭环系统能够全局有限时间依概率稳定。最后给出一组数值仿真,表明了本章结论的有效性。
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