【摘 要】
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切换非线性系统可以建模多种实际工程系统,因而受到众多学者的广泛关注.目前切换非线性系统的研究已取得了丰硕的成果,然而设计的控制器往往较为复杂,物理意义不够明确.因此,如何在有外部干扰、系统约束、未建模动态等多困难情况下,对切换非线性系统设计结构简单的控制器成为了热点问题.考虑到PI控制结构的简单直观性,并且在工程实践中颇受欢迎,本文将针对几类切换非线性系统,研究自适应PI控制问题.主要研究成果如下
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切换非线性系统可以建模多种实际工程系统,因而受到众多学者的广泛关注.目前切换非线性系统的研究已取得了丰硕的成果,然而设计的控制器往往较为复杂,物理意义不够明确.因此,如何在有外部干扰、系统约束、未建模动态等多困难情况下,对切换非线性系统设计结构简单的控制器成为了热点问题.考虑到PI控制结构的简单直观性,并且在工程实践中颇受欢迎,本文将针对几类切换非线性系统,研究自适应PI控制问题.主要研究成果如下:·针对一类非严格反馈切换非线性系统的自适应模糊PI控制问题,提出了一种虚拟控制律和最终控制器都有界的自适应输出反馈控制方案.通过调节反馈控制增益,可以使得虚拟控制律和控制器满足预先设定的边界.第一步,构造了一个切换状态观测器来估计不可测状态.第二步利用反步法和模糊逻辑系统逼近技术设计了一个自适应模糊PI输出反馈有界控制器.为了保证虚拟控制律和最终控制器具有特定范围,引入了双曲正切函数和投影算子.最后,利用平均驻留时间方法和李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环系统所有信号的有界性.通过两个实例验证了该方案的有效性.·研究了一类带有未建模动态、未知控制系数和死区输出的不确定切换非线性系统的自适应模糊PI输出反馈跟踪控制问题.首先,利用自适应估计处理未知的死区输出信息,设计滤波器估计重构状态.其次,利用反步法设计了一种自适应输出反馈PI跟踪控制器,其中模糊逻辑系统用来逼近未知的非线性函数.然后,利用李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环系统所有信号和跟踪误差的有界性.最后,通过两个算例验证了所提方法的有效性.·针对一类具有死区输入、未知非线性函数和外部干扰的切换非线性系统,利用反步法和模糊逻辑系统逼近技术,设计了一个结构简单、物理意义明确的自适应模糊PI跟踪控制器.通过引入努斯鲍姆函数,设计的控制器不需要死区输入的先验信息.为了提高跟踪性能,采用预定性能技术来约束跟踪误差.利用公共李亚普诺夫函数分析了闭环切换系统的稳定性,保证跟踪误差在设计的约束范围内.最后,仿真结果验证了所提出方案的有效性.
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