自適應(yīng)穩(wěn)定控制背景

時間：2023-02-24 14:09:01 | 來源：營銷百科

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自適應(yīng)穩(wěn)定控制背景：眾所周知，非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和控制設(shè)計是現(xiàn)代控制理論中一個十分重要的研究領(lǐng)域，并取得了一系列豐碩的研究成果，這主要在于一方面相較于線性系統(tǒng)，非線性系統(tǒng)在實際工程中更為常見，典型的有機器人系統(tǒng)、倒立擺系統(tǒng)、電力系統(tǒng)和空間飛行器控制系統(tǒng)等。另一方面，為了提高控制精度，實現(xiàn)更好的控制效果，例如精密機械制造、導(dǎo)彈制導(dǎo)和衛(wèi)星空間定位等等，復(fù)雜的被控對象并不能簡單地近似為線性系統(tǒng)。否則，不僅可能會使所設(shè)計控制器達(dá)不到預(yù)期控制目標(biāo)，而且甚至可能會破壞與之相連或藕合的其他系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

然而，相較于線性系統(tǒng)，非線性系統(tǒng)控制設(shè)計往往是非常復(fù)雜的，并不存在系統(tǒng)化或通用的控制設(shè)計方法適用于所有的非線性系統(tǒng)。也就是說，任何一種設(shè)計方法往往都只是適用于具有某一類非線性特性(如死區(qū)、飽和、磁滯)和結(jié)構(gòu)特征的系統(tǒng)。因而，絕大多數(shù)非線性系統(tǒng)的控制設(shè)計，都是針對某一類型系統(tǒng)而言的。例如，就是研究所謂的嚴(yán)格反饋非線性系統(tǒng)的控制設(shè)計問題，并由此發(fā)展出很多經(jīng)典的控制設(shè)計方法，如反推方法(Backstepping)和高增益觀測器方法等。

最近十年來，一類稱為高階非線性系統(tǒng)的系統(tǒng)模型也吸引了不少科研工作者的研究興趣.針對其開展的理論研究和控制設(shè)計也已成為非線性控制領(lǐng)域的一個較為活躍的分支，且取得了一系列有意義的結(jié)果.高階非線性系統(tǒng)之所以可以得到如此廣泛的關(guān)注，究其原因，主要在于其不僅有著不容忽視的理論價值而且也有著一定的實際應(yīng)用價值.以下就這兩方面做進一步的闡述。

• *在理論價值方面，高階非線性系統(tǒng)具有比經(jīng)典的嚴(yán)格反債非線性系統(tǒng)更一般的形式.前者的非線性程度要高于后者，后者可以看做是前者的一種特 殊情況.對高階非線性系統(tǒng)的控制研究，不僅可以發(fā)現(xiàn)已有控制設(shè)計方法的局限性，而且可更大程度、更深層次地分析系統(tǒng)非線性對系統(tǒng)穩(wěn)定性和控制設(shè)計的影響.因此，高階非線性系統(tǒng)的理論研究是控制理論領(lǐng)域的前沿研究方向之一，其相關(guān)控制設(shè)計問題的研究將豐畜已有的非線性控制設(shè)計的理論結(jié)果，并促進發(fā)展新的、適用性更廣的拉制器設(shè)計方法。
• *在實際應(yīng)用方面，高階非線性系統(tǒng)因其更一般的數(shù)學(xué)模型形式，故可以用來對不飽和的感應(yīng)摩托，剛性機器人，航天飛行器，同步發(fā)電機等具有廣泛應(yīng)用價值的實際系統(tǒng)進行建模。而且，考慮到建模過程中所必然遇到的一些問題，如系統(tǒng)具有不可建模部分或受不確定或隨機擾動影響等等，實際系統(tǒng)也可建模為高階不確定非線性系統(tǒng)或高階不確定隨機非線性系統(tǒng)等等。因此，高階非線性系統(tǒng)控制設(shè)計問題的研究必將會對實際工程問題的解決起到重要的指導(dǎo)作用，并在工業(yè)生產(chǎn)中帶來一定的經(jīng)濟效益。

此外，還有一類稱為非完整系統(tǒng)的系統(tǒng)模型也得到了廣泛的研究.該類系統(tǒng)具有豐富的實際應(yīng)用背景，可用來建模很多具有非完整約束的實際工程系統(tǒng)，例如移動機器人和輪式車輛等等。而且，因其特殊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，許多傳統(tǒng)的控制設(shè)計方法對其并不適用，需發(fā)展新的控制設(shè)計方案來解決其控制問題。故而，針對此類系統(tǒng)的研究一直都是非線性系統(tǒng)控制的熱點研究方向之一特別的，近年來針對一類稱為高階非完整系統(tǒng)的研究逐漸受到廣大科研工作者的關(guān)注.它是己得到廣泛而深入研究的標(biāo)準(zhǔn)鏈?zhǔn)椒峭暾到y(tǒng)的推廣形式，且具有和高階非線性系統(tǒng)類似的高階'冪次，(有較高的非線性程度)。事實上，從系統(tǒng)模型上看，高階非完整系統(tǒng)可視作標(biāo)準(zhǔn)鏈?zhǔn)椒峭暾到y(tǒng)和高階非線性系統(tǒng)的在形式上的有機結(jié)合，也可以看做是一種'高階'非線性系統(tǒng).總而言之，對高階非完整系統(tǒng)的控制研究不僅可以對標(biāo)準(zhǔn)鏈?zhǔn)椒峭暾到y(tǒng)控制理論的發(fā)展起到指導(dǎo)和借鑒作用，也可以促進高階非線性系統(tǒng)控制設(shè)計方法的進一步發(fā)展。