基于观测器的一类不确定非线性系统自适应输出反馈控制
陈谋;姜长生;吴庆宪;梅蓉
【摘 要】针对一类不确定非线性系统,基于非线性状态观测器采用回馈递推(Backstepping)设计方法提出了一种鲁棒自适应L2增益控制方案.该控制方案首先对系统的不可观测状态设计非线性状态观测器,在此基础上通过多步递推得到系统的控制律并设计了未知干扰的参数自适应律,使系统具有L2增益性能.同时把采用常规设计方法需要对过多参数进行辨识问题简化为只需对与未知干扰个数相同的参数进行辨识的问题,简化了控制器结构.最后通过仿真算例验证了所设计控制方案的有效性.
【期刊名称】《系统工程与电子技术》 【年(卷),期】2004(026)009 【总页数】4页(P1250-1253)
【关键词】不确定非线性系统;非线性状态观测器;回馈递归;自适应控制;L2增益控制
【作 者】陈谋;姜长生;吴庆宪;梅蓉
【作者单位】南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016 【正文语种】中 文 【中图分类】基础科学
基 于 观 测 器 的一类 不 确 定 非 线 性 系 统自 适 应 输反控 制陈 谋 ， 姜长 生 ， 吴 庆 宪 ， 梅 蓉(南京航空航天 大学自动化学院 ， 江 苏 南京 210016)摘 要： 针对 一 类 不 确 定非线性 系 统 ，基于非线性 状 态观 测 器采用 回 馈递推 ( B ack stepping) 设计 方 法提 出 了一 种 鲁棒自适应 如 增益控制 方案。 该控制 方案首先对系统 的 不 可观 测 状 态设计非线 性 状 态 观 测 嚣 ，在 此 基础王通 过多步递推得到系统的 控制律并设计 了 未知 干扰的参数自适应律 ， 使系 统 具有 L 增 益 性 能 。 同 时把 采用 常兢设计 方 法需 要 对过多 参数 进 行辨 识 问 题简 化 为 只 需 对与 未知 干 扰 个 数相 同 的 参数 进 行 辨 识 的 问 题 ，简 化 了 控制 嚣 结 构 。 最后 通 过 仿真算例 验 证 了 所 设计 控制 方案的有效 性 。关键词： 不 确 定非线性系 统； 非线性 状 态观测 器； 回 馈递归； 自适应控制； Lz 增益控制中圈分类号：’ r P 2 7 3 文献标识码：A A d a p t i v e o u t p u t f e e d b a c k c o n t r ol ba s e d o n o b s e r v e r f o r a cl a s s o f u n c e rt ai n n o nl i n e a r sy ste m sC H E N M o u , JIA N G C h a n g - s h e n g , W U Q i I lg - x i m , M E I R o n g (A u t o m a l i o n C ol leg e , N a n p n g U r u l;ersity o f A e r o n a u t ics a n d A stro n arLtics , N a nj7m g 21001 6 , Chin a)A b str a ct : A n e w r o b u st a d a pti v e L 2 g a i n c o n t r o l l e r u s i n g b a c k st e p pi n g d e sig n m e th o d f o r a cla s s of n o nli n e a r u n - ce rt ai n s y st e m s b a s e d o n n o nli n e a r st a t e o b s e w e r i s p r e s e n t e d i n this p a p e r.T h e n o nli n e ar state ob e e rv e r is d e sig n ed fo rth e u n o b s e r v able st at e of th e n o nli n e a r s y st e m.B a s e d o n th e n o nli n e a r state ob s e rv e r , th e c o ntrol la w is obtai n ed byb a c k s t e p pi n l ; d e sif l ; n m e th o d a n d th e p a r a m e t e r ad a p t i v e l a w of th e u n c e rtai n distu rb a n c e ie d e sig n ed.' Ih e d e s ig n e d c o n - tr olle r r e n d e r s th e sy st e m L 2 g ai n p
e r f o r m a n c e.M e a n w hile , th e n u m b e r of e st i m a t o r s of dist u rb a n c e i n thia m eth od iss m a l l e r th a n th a t of th e c o n v e n t i o n a l d e sig n e d m e th o d a n d a s m a n y a s th e n u m b e r of th e distu rb a n c e s , th u s th e s 协lctu reof th e d e sig n e d c o n t r o U e r i s si m plif i e d.Fi n a l ly , a n e x a m ple i s g v e n t o d e m o n strate th e 胡 酏tiv e n e ss of th e p rop o s edc o n t r o l m eth o d.Ke y w o r d s : u n c e rt ai n n o nli n e ar sy ste m s; n o nlin e ar state ob s erv e r; b ack stepping ; ad apti w c orrtrol; L 2 lpiri c orrtrol1 引 言 在现代控制领域中广泛存在不确定非线性系统 ，其控制方法也得到 了广 泛 的 研究[1 _7]。不确定非线 性系 统 的鲁棒自适应控制 方 法 ， 由 于 其 良好 的控制 效果 而 得到 蓬勃 的 发展 。 对作为设计鲁 棒自适应控制 方 法 中 的一 种 方法 一 回馈 递推( B a ck steppi W; ) 设计方法 ， 目前 已 大量 的研 究[5 -7]， 而 不 确定系统的 H 。 控制方法能够使系统的些性能更加优化 。因 此将自适应控制方法和 日。 控制方法结合起来 ，综合自适 应控制 方法 和 H.控制方法的优点 ， 能提高 对 不确定非线性 系统的控制效果 。文献 [5] 基 于 观测 器 和 B a ck stepping 方 法 对一 类非线性系统设计了输出反馈控制器，并使系统的输出跟踪给定的期 望输出 ，但未考虑系统的不确定性 。 文献 [ 6] 对 一类非线性系统提出了自适应控制与 L 2 增 益控制相结合的方法 。 文献[ 7] 在文献 [6] 的基础上研究 了自适应控制与 L 2 增益控制相结合的方法在更为一 般的 一 类非线性系统中的应用 ，但它们都没有考虑系统具有 不 可 观测 状态 时的情况 。 本文针 对类不确定非线性系统基 于 B a ck stepping 设计了 如 增 益 控制器 ， 同时对系统不可 观测状态 设 计 了非线性状 态 观测 器 ， 并对未知干扰设计 了参数自适应 控制律 。 最后 通 过仿真算例验 证 了本文所设计控制方法 的有效性 。收穰日期：2003- 0 3 - 29 ； 修回日期：2004 - 04 - 29 。基金项 目：国家 自然科学基金资助课题(60174045)作者简介：
基于观测器的一类不确定非线性系统自适应输出反馈控制
