一种状态约束倒立摆系统的指定时间跟踪控制方法技术方案

本发明专利技术提出一种状态约束倒立摆系统的指定时间跟踪控制方法，解决了具有不对称状态约束和参数不确定项的倒立摆系统的指定时间跟踪控制问题。首先,本发明专利技术针对约束非线性系统提出了一个新的Lyapunov定理,该定理可以使得系统在不违反约束的条件下指定时间收敛。基于该定理,通过引入不对称的障碍Lyapunov函数(BLF)和自适应控制技术,对倒立摆系统设计了一个状态反馈控制器,使得在不违反状态约束的条件下闭环系统有界且跟踪误差可以在任意指定时间内收敛到原点。最后,通过仿真验证了所设计的控制器的有效性。设计的控制器的有效性。设计的控制器的有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种状态约束倒立摆系统的指定时间跟踪控制方法


[0001]本专利技术属于自适应控制技术，具体为一种状态约束倒立摆系统的指定时间跟踪控制方法。

技术介绍

[0002]倒立摆系统作为典型的不确定强耦合的非线性系统,得到了国内外学者的广泛关注。随着控制理论的发展,对于倒立摆的控制技术不断创新,使得倒立摆系统可以有效地解决众多非线性控制问题。Chen Mou等学者基于非线性系统控制方法对倒立摆系统摆的镇定问题,台车位置调节问题和鲁棒控制问题设计出了具体的控制器。除此之外，Irfan S等人还研究了倒立摆系统的滑模控制问题。使用神经网络或模糊控制方法,Li Xin
‑
Da等学者研究了倒立摆系统的各类控制问题。近年来,不同结构的倒立摆系统的控制问题得到了进一步的发展。
[0003]出于研究对象物理特性,系统安全和环保等方面的考虑,工程应用中通常会受到输入、输出或者状态约束等软硬件的限制。这些约束可能导致系统性能下降甚至破坏系统稳定性。因此,在建立控制系统时需要考虑约束条件的限制,并在控制器设计的过程中对约束做出妥善的处理,以确保系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种状态约束倒立摆系统的指定时间跟踪控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、根据倒立摆系统，确定动力学方程为：S1、根据倒立摆系统，确定动力学方程为：其中，M为大车质量；m为杆的质量；为摆与垂直方向的夹角；l为杆的长度；u为作用力；假设动力学方程只有摆角是变量，并将作为参数不确定性，定义状态变量将动力学方程改写为：将动力学方程改写为：y＝x1S2、引入状态坐标变换其中，α2是待设计的虚拟控制律，y
r
为理想的跟踪信号，y
r
及其导数满足在上有界，E0,E1,E2为正常数；根据引入的坐标变换以及改写后的动力学方程得到：根据引入的坐标变换以及改写后的动力学方程得到：根据引入的坐标变换以及改写后的动力学方程得到：其中控制系数g2为连续函数且不为0，为参数θ的估计；S3、设定系统的约束条件，引入不对称障碍Lyapunov函数；S4、完成指定时间自适应控制器的设计。2.根据权利要求1所述的状态约束倒立摆系统的指定时间跟踪控制方法，其特征在于，设定的系统的约束条件为：其中，e
ai
≠e
bi
为已知常数，表示实数向量。3.根据权利要求2所述的状态约束倒立摆...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵惠芳，时洋洲，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：