论文摘要
对于具有执行机构非线性特性的不确定非线性系统的自适应控制研究，是智能控制领域的研究热点之一。本文就此领域的相关问题展开系列研究。第一，针对一类非仿射非线性系统，利用隐函数定理和泰勒公式，将系统由非仿射型转变为仿射型，然后基于变结构控制原理，并运用模糊逻辑系统对未知函数进行在线逼近，提出了一种具有监督控制器的自适应模糊控制方法。该方法在考虑到外界干扰的情况下，通过监督控制器保证闭环系统所有信号有界，进一步通过引入最优逼近误差的自适应补偿项来消除建模误差的影响。通过Lyapunov方法，证明了跟踪误差收敛到零。第二，首先针对一类具有未知类反斜线回滞的非线性SISO系统，基于变结构控制原理，利用模糊逻辑系统对未知函数进行在线逼近，提出了具有监督控制器的自适应模糊控制器设计方案。该方案首先通过监督控制器保证闭环系统的稳定性，由此确定出建模的有界区域，然后再通过引入最优逼近误差的自适应补偿项，保证跟踪误差收敛到零的一个邻域。其次，将上述结果推广到非线性MIMO耦合系统，提出了一种分散自适应模糊控制方案。对每一个子系统，仅通过子系统的自身信息在线调节模糊系统的可调参数、增益，从而实现了对动态不确定性及建模误差进行自适应补偿。通过李亚普诺夫方法，证明了跟踪误差收敛到零的一个邻域内。第三，针对具有未知死区模型的两种结构不同的系统，分别提出了鲁棒自适应模糊控制方案。首先，针对一类严格反馈的SISO时滞非线性系统，基于模糊系统的逼近能力、后推设计方法和修改的积分型李亚普诺夫函数，运用简化死区模型及Nussbaum函数的性质，提出了一种自适应控制方案。该方法不需要控制增益符号的先验知识且取消了和死区参数已知的条件。此外，该方法通过引入逼近误差的自适应补偿项来消除建模误差和参数估计误差的影响。理论分析证明了闭环系统分别是半全局一致终结有界。其次，研究了一类具有死区的MIMO非线性系统的稳定跟踪问题，提出了相应的具有监督控制器的控制方案，并从理论证明了闭环系统分别是全局一致终结有界。第四，针对具有未知非线性死区输入的线性／非线性系统，分别提出了相应的模糊控制方案。首先，针对一类具有未知非线性死区的SISO非线性系统，基于滑模控制原理，利用模糊系统的逼近能力，提出了一种自适应模糊控制方案。该方法利用一种简化非线性死区输入模型，取消了非线性死区输入模型的倾斜度相等以及死区边界对称的条件。此外，该方法还取消了非线性死区输入模型各种参数已知的条件。该方案通过引入逼近误差的自适应补偿项来消除建模误差和参数估计误差的影响。通过李亚普诺夫综合方法，证明了闭环系统半全局一致终结有界，跟踪误差收敛到零。其次，研究了一类线性时滞大系统的稳定控制问题，提出了相应的自适应控制方案。最后，研究了一类具有状态时滞和未知非线性死区输入时滞的不确定系统的模糊控制问题，利用并行分配补偿的思想，提出了一种状态反馈模糊控制器，并基于线性不等式（LMI），通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii函数，给出了状态反馈模糊控制增益存在的充分条件。理论分析证明了闭环系统是渐近稳定的。第五，研究了一类具有死区饱和输入的不确定时滞混沌系统的跟踪问题。基于滑模控制原理，提出了一种自适应控制的新方案，并从理论上分析证明了该控制方案的有效性。通过本文的研究，较好的解决了一些具有执行机构非线性特性的不确定非线性系统的模糊控制问题。仿真表明所提控制方案的有效性。