一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，包括以下步骤：S1：对受到外界干扰和内部不确定性影响而同时具有输入饱和特性的非线性系统进行建模；S2：估计内部不确定性和外界干扰；S3：通过反步控制的方法，利用外界干扰和内部不确定性的估计值，判断其对系统稳定性的利弊，在反步控制方法中加入合适的干扰因子和不确定性因子以构建反步控制器，保留外界干扰和内部不确定性中有利于稳定性的部分，并消除不利于稳定性的部分，最后采用连续切换的方法使得系统在抵消有害干扰和保留有益干扰之间进行连续平滑切换。本发明专利技术的一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，通过连续平滑切换的方式避免了抖振现象，延长了执行器的使用寿命。的使用寿命。的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法


[0001]本专利技术涉及饱和非线性系统
，尤其是指一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法。

技术介绍

[0002]在无人机、潜水器、电机等领域中，各类系统在实际运行过程中不仅会受到外界干扰的影响，同时由于系统的参数摄动、未完全建模等问题，导致了系统模型存在未知的不确定性，这些干扰和不确定性严重影响了系统的性能和稳定性。
[0003]为此，现有的抗干扰控制方法中，将外界干扰和系统内的不确定性统一计算分析，对这些干扰项中有益于系统稳定性的部分保留，同时，对这些干扰项中不益于系统稳定性的部分抵消，此时，整体系统在保留干扰和抵消干扰之间不断切换，从而导致了系统产生抖振现象，将会影响系统中执行器的寿命，同时也不利于系统的稳定运行。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中整体系统在保留干扰和抵消干扰之间不断切换导致抖振现象的问题，并提供一种稳定性强、切换平滑的饱和非线性系统连续干扰触发控制方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，包括以下步骤：
[0006]S1：对受到外界干扰和内部不确定性影响而同时具有输入饱和特性的非线性系统进行建模；
[0007]S2：估计内部不确定性和外界干扰；
[0008]S3：通过反步控制的方法，利用外界干扰和内部不确定性的估计值，判断其对系统稳定性的利弊，在反步控制方法中加入合适的干扰因子和不确定性因子以构建反步控制器，保留外界干扰和内部不确定性中有利于稳定性的部分，并消除不利于稳定性的部分，最后采用连续切换的方法使得系统在抵消有害干扰和保留有益干扰之间进行连续平滑切换。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中，通过死区模型对非线性系统建模，并对模型进行整理以便于构建反步控制器。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中，利用RBF神经网络估计未知非线性特性。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中，利用非线性干扰观测器估计外界干扰。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3包括以下步骤：
[0013]S31：定义e1＝x1‑
x
1d
和e2＝x2‑
α2以得到动态特性，其中e1和e2表示第1和第2个子系统的跟踪误差，x1和x2是状态变量，α2表示虚拟控制量；
[0014]S32：选取Lyapunov函数并求导，通过得到的区间以判断内部不确定性和外界干扰对系统的利弊；
[0015]S33：分别定义新型的不确定性因子和干扰因子，并设计控制律；
[0016]S34：定义连续切换函数并求得闭环动态特性。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S32中：
[0018]与不确定性和外界干扰相关的项为：和e1(t)d1(t)；
[0019]若和e1(t)d1(t)＜0，则表明内部不确定性和外界干扰有利于系统的稳定性；
[0020]若和e1(t)d1(t)＞0，则表明不确定性和干扰项不利于系统的稳定性；
[0021]若和e1(t)d1(t)＝0，则表明不确定性和干扰项与系统的稳定性无关；
[0022]其中γ1表示设计参数，e1(t)表示跟踪误差，是θ1的转置，表示核向量函数，d1(t)表示外界干扰。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S33中：
[0024]新型的内部不确定性因子为其中是的转置且是θ1的估计值。
[0025]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S33中：
[0026]新型的干扰因子为其中是对d1(t)的估计值。
[0027]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3中，多次重复步骤S31
‑
步骤S34以通过对应的连续切换策略构建i个子系统的控制律。
[0028]作为本专利技术的进一步改进，还包括步骤S4：对控制系统整体进行稳定性分析。
[0029]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0030]本专利技术的一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，计算机分别估计外界干扰和内部不确定性的大小，并通过反步控制法判断其对系统稳定性的利弊，随后在反步控制法中加入干扰因子和不确定性因子以构建反步控制器，将有益部分保留、不利部分抵消，最后通过连续切换的方式使得系统在抵消有害干扰和保留有益干扰之间进行连续平滑切换，从而能够避免抖振现象，延长了执行器的使用寿命。
附图说明
[0031]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：
[0032]图1是本专利技术优选实施例中饱和非线性系统连续干扰触发控制方法的流程示意图；
[0033]图2是本专利技术优选实施例中饱和非线性系统连续干扰触发控制方法的连续切换函数图；
[0034]图3是本专利技术其中一实施例的不确定性估计值图；
[0035]图4是本专利技术其中一实施例的外界干扰估计值图；
[0036]图5是本专利技术其中一实施例的模型不确定性Δf1和Δf2对应的切换函数图；
[0037]图6是本专利技术其中一实施例的外界干扰d1(t)和d2(t)对应的切换函数图；
[0038]图7是本专利技术其中一实施例的系统输出值图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0040]在一些实施例中，参照图1所示，本专利技术的一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，包括以下步骤：
[0041]S1：对受到外界干扰和内部不确定性影响而同时具有输入饱和特性的非线性系统进行建模；
[0042]可选的，步骤S1中，通过死区模型对非线性系统建模，并对模型进行整理以便于构建反步控制器。
[0043]在其中一实施例中，针对如下非线性系统：
[0044][0045]其中，x
i
是状态变量，是现有的非线性函数，表示模型不确定性，d
i
(t)表示外界干扰，i的取值为从1到n的正实数，u是控制输入。控制输入u具有输入饱和特性，可表示如下：
[0046][0047]其中，v
m
表示饱和函数的界。
[0048]通过死区模型对输入受限情形进行建模：
[0049][0050]其中，和而ρ0是对于的大致估计值；ρ(r)是死区密度函数。
[0051]因而，系统(1)可改写成如下形式：
[0052][0053]S2：估计内部不确定性和外界干扰；
[0054]可选的，步骤S2中，利用RBF神经网络估计未知非线性特性。
[0055]可选的，步骤S2中，利用非线性干扰观测器估计外界干扰。
[0056]在其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：对受到外界干扰和内部不确定性影响而同时具有输入饱和特性的非线性系统进行建模；S2：估计内部不确定性和外界干扰；S3：通过反步控制的方法，利用外界干扰和内部不确定性的估计值，判断其对系统稳定性的利弊，在反步控制方法中加入合适的干扰因子和不确定性因子以构建反步控制器，保留外界干扰和内部不确定性中有利于稳定性的部分，并消除不利于稳定性的部分，最后采用连续切换的方法使得系统在抵消有害干扰和保留有益干扰之间进行连续平滑切换。2.根据权利要求1所述的一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，其特征在于：所述步骤S1中，通过死区模型对非线性系统建模，并对模型进行整理以便于构建反步控制器。3.根据权利要求1所述的一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，利用RBF神经网络估计未知非线性特性。4.根据权利要求1所述的一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，利用非线性干扰观测器估计外界干扰。5.根据权利要求1所述的一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：S31：定义e1＝x1‑
x
1d
和e2＝x2‑
α2以得到动态特性，其中e1和e2表示第1和第2个子系统的跟踪误差，x1和x2是状态变量，α2表示虚拟控制量；S32：选取Lyapunov函数并求导，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：方星，阮中一，刘飞，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：