一类不确定多输入多输出非线性系统的半全局实用镇定

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在控制理论中,稳定性、镇定、鲁棒性和干扰抑制问题是控制系统设计的三大根本问题。本文讨论控制系统设计的根本问题之一——镇定。镇定问题依据收敛域大小可分为局部镇定和全局镇定,而本文所要论述的半全局镇定,从本质上讲是局部镇定,只是,它的控制律随收敛域而定,即,可任意指定收敛域的大小。 半全局镇定的难易程度与系统的零动态是否稳定有关。如果系统的零动态是稳定的,那么,通过输出反馈可实现渐近稳定,并且,其收敛域可为任意大小的紧集。 如果系统的零动态是不稳定的,就目前的研究成果来看,通过反馈,还不能一步实现半全局稳定,而可实现半全局实用稳定。 本文的主要工作是把Alberto Isidori在2000年发表过的针对一类单输入单输出的具有不稳定零动态的非线性系统通过输出反馈实现半全局实用稳定的结论推广到对于多输入多输出非线性系统通过状态反馈实现半全局实用稳定。 针对多输入多输出线性系统中相对稳定的、不能通过反馈使其改变的部分——零动态,利用“unlocking the zero dynamics”思想,把零动态与所在方程其它部分相对分离,使其能用于反馈的目的。在具体实现时,首先构造一个与原系统有对应关系的降阶子系统,针对这个降阶的子系统,构造一个动态输出反馈,使这个降阶子系统实用稳定;通过降阶子系统与原系统的对应关系,可得到一个相对于原系统的动态输出反馈,这样原系统就通过动态输出反馈实现半全局实用稳定。 通过状态反馈可实现半全局实用稳定,然后,采用观测器证明通过输出反馈实现半全局实用稳定。然后,借鉴其状态反馈的证明方法,把状态反馈对应结论推广到非线性系统中去。
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