不确定系统的鲁棒控制方法研究及应用
发布时间：2023-03-19 00:08
基于国防科技以及控制理论的发展需求,关于不确定系统的研究已经获得了广泛的关注。不确定系统的研究方向很多,涉及到诸多方面的内容,本文主要着重开展不确定系统的控制方法研究。目前干扰补偿控制、滑模控制以及自适应控制等方法由于对不确定系统具有良好的鲁棒性能,由此成为了研究与实践的热点。但是,目前这些相关的研究仍然存在着许多的不足。首先,干扰补偿控制中存在可能由估计尖峰引起的控制尖峰问题;其次,大多数的控制方法不能抑制非匹配不确定干扰;最后,针对控制增益未知系统的研究较少。本论文解决的问题及创新点如下针对无尖峰干扰估计问题开展了一系列的研究。首先针对现有的降阶干扰观测器以及扩张状态干扰观测器的估计尖峰现象的发生条件、发生时刻等进行研究;然后,提出了两种解决估计尖峰问题的方案,即设计时变观测增益的方案与阻断尖峰的方案。这两种估计尖峰的解决方案是本文后续无尖峰干扰补偿控制的基础。然后,针对设计时变观测增益的方案,本章设计了两种新型时变增益干扰观测器,分别是时变增益干扰观测器与自适应增益有限时间收敛干扰观测器。针对不确定系统的无尖峰干扰补偿滑模控制问题开展了一系列研究。基于前面所设计的时变增益干扰观测...
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 从临近空间动能拦截器制导控制工程需求的角度
1.1.2 从控制理论发展的角度
1.2 干扰补偿控制概述
1.3 匹配不确定系统的干扰补偿滑模控制概述
1.4 非匹配不确定系统的干扰补偿滑模控制概述
1.5 控制输入未知系统的自适应滑模控制概述
1.6 本文的主要研究内容及组织结构
1.6.1 主要研究内容
1.6.2 本文组织结构
2 无尖峰干扰观测器研究
2.1 前言
2.2 问题描述及准备
2.3 降阶扩张状态观测器及其尖峰现象分析
2.3.1 降阶扩张状态观测器的估计精度分析
2.3.2 降阶扩张状态观测器的估计尖峰现象
2.4 扩张状态观测器及其尖峰现象
2.4.1 扩张状态观测器的估计精度分析
2.4.2 扩张状态观测器的估计尖峰现象
2.5 估计尖峰的危害及解决方案分析
2.6 时变增益干扰观测器
2.6.1 观测器设计及稳定性分析
2.6.2 无尖峰特性分析
2.7 自适应增益有限时间收敛干扰观测器
2.7.1 观测器设计及稳定性分析
2.7.2 无尖峰特性分析
2.8 仿真算例
2.9 小结
3 匹配不确定非线性系统的无尖峰干扰补偿滑模控制
3.1 前言
3.2 问题描述及准备
3.3 基于时变增益干扰观测器的无尖峰干扰补偿滑模控制
3.3.1 时变增益干扰观测器
3.3.2 无尖峰干扰补偿滑模控制器
3.4 基于自适应增益有限时间干扰观测器的无尖峰干扰补偿滑模控制
3.4.1 自适应增益有限时间收敛干扰观测器
3.4.2 无尖峰干扰补偿滑模控制器
3.5 基于自适应增益有限时间干扰观测器的无尖峰有限时间干扰补偿滑模控制
3.5.1 新型指定时间收敛滑模面
3.5.2 有限时间时间收敛无尖峰干扰补偿滑模控制器
3.5.3 非奇异及连续特性分析
3.6 仿真算例
3.7 小结
4 非仿射非匹配不确定系统的无尖峰干扰补偿滑模控制
4.1 前言
4.2 问题描述及准备
4.3 基于微分的模型转换
4.4 高阶扩张状态观测器
4.5 干扰补偿滑模控制器
4.6 基于阻断尖峰因子的干扰补偿滑模控制器
4.6.1 滑模面及控制器设计
4.6.2 无尖峰特性设计
4.7 仿真算例
4.8 小结
5 控制输入未知的匹配不确定系统自适应滑模控制
5.1 前言
5.2 问题描述
5.3 控制增益不确定系统自适应滑模控制
5.3.1 自适应滑模控制器
5.3.2 仿真算例
5.4 控制方向不确定系统自适应滑模控制
5.4.1 瞬时切换方向控制器
5.4.2 过渡切换方向控制
5.4.3 仿真算例
5.5 小结
6 控制输入未知的非匹配不确定系统的自适应无尖峰干扰补偿滑模控制
6.1 前言
6.2 问题描述及准备
6.3 基于微分与干扰补偿的模型转换
6.4 高阶扩张状态观测器
6.5 无尖峰自适应干扰补偿滑模控制器
6.5.1 基于阻断尖峰因子的滑模面
6.5.2 针对控制方向已知的控制器
6.5.3 针对控制方向未知的控制器
6.5.4 无尖峰特性分析
6.6 仿真算例
6.7 小结
7 理论研究在临近空间动能拦截器中的应用
7.1 理论研究在动能拦截弹制导律中的应用
7.1.1 制导模型建立
7.1.2 干扰补偿滑模制导律设计
7.1.3 无尖峰干扰补偿滑模制导律设计
7.1.4 仿真验证
7.2 理论研究在动能拦截弹制导控制一体化中的应用
7.2.1 拦截弹制导控制一体化模型建立
7.2.2 基于微分的模型转换
7.2.3 高阶扩张状态观测器设计
7.2.4 基于阻断尖峰因子的干扰补偿滑模控制器设计
7.2.5 仿真验证
7.3 理论研究在控制输入未知的动能拦截器中的应用
7.3.1 BTT拦截器的姿态控制模型
7.3.2 控制增益大小及方向未知的BTT拦截弹姿态控制器设计
7.3.3 仿真验证
7.4 小结
8 总结与展望
8.1 结论
8.2 主要创新点
8.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3764140
【文章页数】：173 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 从临近空间动能拦截器制导控制工程需求的角度
1.1.2 从控制理论发展的角度
1.2 干扰补偿控制概述
1.3 匹配不确定系统的干扰补偿滑模控制概述
1.4 非匹配不确定系统的干扰补偿滑模控制概述
1.5 控制输入未知系统的自适应滑模控制概述
1.6 本文的主要研究内容及组织结构
1.6.1 主要研究内容
1.6.2 本文组织结构
2 无尖峰干扰观测器研究
2.1 前言
2.2 问题描述及准备
2.3 降阶扩张状态观测器及其尖峰现象分析
2.3.1 降阶扩张状态观测器的估计精度分析
2.3.2 降阶扩张状态观测器的估计尖峰现象
2.4 扩张状态观测器及其尖峰现象
2.4.1 扩张状态观测器的估计精度分析
2.4.2 扩张状态观测器的估计尖峰现象
2.5 估计尖峰的危害及解决方案分析
2.6 时变增益干扰观测器
2.6.1 观测器设计及稳定性分析
2.6.2 无尖峰特性分析
2.7 自适应增益有限时间收敛干扰观测器
2.7.1 观测器设计及稳定性分析
2.7.2 无尖峰特性分析
2.8 仿真算例
2.9 小结
3 匹配不确定非线性系统的无尖峰干扰补偿滑模控制
3.1 前言
3.2 问题描述及准备
3.3 基于时变增益干扰观测器的无尖峰干扰补偿滑模控制
3.3.1 时变增益干扰观测器
3.3.2 无尖峰干扰补偿滑模控制器
3.4 基于自适应增益有限时间干扰观测器的无尖峰干扰补偿滑模控制
3.4.1 自适应增益有限时间收敛干扰观测器
3.4.2 无尖峰干扰补偿滑模控制器
3.5 基于自适应增益有限时间干扰观测器的无尖峰有限时间干扰补偿滑模控制
3.5.1 新型指定时间收敛滑模面
3.5.2 有限时间时间收敛无尖峰干扰补偿滑模控制器
3.5.3 非奇异及连续特性分析
3.6 仿真算例
3.7 小结
4 非仿射非匹配不确定系统的无尖峰干扰补偿滑模控制
4.1 前言
4.2 问题描述及准备
4.3 基于微分的模型转换
4.4 高阶扩张状态观测器
4.5 干扰补偿滑模控制器
4.6 基于阻断尖峰因子的干扰补偿滑模控制器
4.6.1 滑模面及控制器设计
4.6.2 无尖峰特性设计
4.7 仿真算例
4.8 小结
5 控制输入未知的匹配不确定系统自适应滑模控制
5.1 前言
5.2 问题描述
5.3 控制增益不确定系统自适应滑模控制
5.3.1 自适应滑模控制器
5.3.2 仿真算例
5.4 控制方向不确定系统自适应滑模控制
5.4.1 瞬时切换方向控制器
5.4.2 过渡切换方向控制
5.4.3 仿真算例
5.5 小结
6 控制输入未知的非匹配不确定系统的自适应无尖峰干扰补偿滑模控制
6.1 前言
6.2 问题描述及准备
6.3 基于微分与干扰补偿的模型转换
6.4 高阶扩张状态观测器
6.5 无尖峰自适应干扰补偿滑模控制器
6.5.1 基于阻断尖峰因子的滑模面
6.5.2 针对控制方向已知的控制器
6.5.3 针对控制方向未知的控制器
6.5.4 无尖峰特性分析
6.6 仿真算例
6.7 小结
7 理论研究在临近空间动能拦截器中的应用
7.1 理论研究在动能拦截弹制导律中的应用
7.1.1 制导模型建立
7.1.2 干扰补偿滑模制导律设计
7.1.3 无尖峰干扰补偿滑模制导律设计
7.1.4 仿真验证
7.2 理论研究在动能拦截弹制导控制一体化中的应用
7.2.1 拦截弹制导控制一体化模型建立
7.2.2 基于微分的模型转换
7.2.3 高阶扩张状态观测器设计
7.2.4 基于阻断尖峰因子的干扰补偿滑模控制器设计
7.2.5 仿真验证
7.3 理论研究在控制输入未知的动能拦截器中的应用
7.3.1 BTT拦截器的姿态控制模型
7.3.2 控制增益大小及方向未知的BTT拦截弹姿态控制器设计
7.3.3 仿真验证
7.4 小结
8 总结与展望
8.1 结论
8.2 主要创新点
8.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3764140
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3764140.html
