《基於變結構控制理論的非線性切換系統的跟蹤控制》是依託中國礦業大學，由王敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於變結構控制理論的非線性切換系統的跟蹤控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王敏
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
藉助變結構控制理論研究非線性切換系統在滑模面、切換律、控制器三重設計意義下的跟蹤控制問題。研究內容包括：使用多Lyapunov函式方法，藉助變結構控制理論構造每個子系統的穩定的滑模面，設計合適的切換律和控制器使得系統在各滑模面之間切換穩定的同時保證跟蹤控制問題可解；非線性切換系統擁有共同滑模麵條件下的跟蹤控制問題；參考模型也為切換系統的非線性切換系統的模型跟蹤控制問題；以及系統具有不確定性、干擾、指標要求、約束等條件下的相關跟蹤控制問題的研究。.項目的研究將闡明變結構控制理論在非線性切換系統中的套用機制及對非線性切換系統跟蹤控制問題研究的影響，構造系統的多滑模面，尋求系統能夠在各子系統的滑模面間穩定切換的條件，完善和發展非線性切換系統理論。研究結果還可用於飛彈的設計、飛行器、潛艇及其他實際系統跟蹤控制問題的研究。
結題摘要
本項目研究了非線性切換系統的基於變結構控制理論的跟蹤控制問題、鎮定問題及干擾解耦問題。研究內容包括：非線性切換系統基於backstepping構造技術的切換律、控制器、李雅普諾夫函式的三重設計問題；非線性切換系統在上面三重設計意義下基於變結構控制理論的跟蹤控制問題；仿射非線性切換系統的干擾解耦問題。 在跟蹤控制問題的研究中，為了減少變結構控制給系統帶來的抖振現象，為每個切換子系統設計了積分型滑模面，為了減少切換系統本身的抖振，在切換律的設計時分別採用了帶有滯後切換策略的切換律和平均駐留時間方法。在部分切換子系統跟蹤問題不可解的條件下設計了基於時間的切換機制保證問題的可解性。這突破了傳統平均駐留時間方法要求每個切換子系統的跟蹤控制問題可解的保守性。研究所建立的理論和方法適用於廣泛的切換系統。且研究結果將為用平均駐留時間方法研究切換系統控制問題提供新的駐留時間的設計方法。在幾類非線性切換系統的鎮定問題研究中，我們結合backstepping方法遞推構造出了系統的共同李雅普諾夫函式，為一般非線性切換系統李雅普諾夫函式的構造提供了參考。另外，在此問題的研究中，我們還使用了駐留時間是任意給定的常數的前提下的平均駐留時間方法進行創新，得到了很好的結果。這個方法突破了傳統平均駐留時間方法的駐留時間依賴於切換時刻切換子系統的類李雅普諾夫函式的係數的增加以及運行過程中切換子系統的類李雅普諾夫的衰減速度約束。在仿射非線性切換系統的干擾解耦問題的研究中，使用了微分幾何理論的相對階概念，提出了切換Byrnes-Isidori標準型的概念。項目的研究闡明了變結構控制理論在非線性切換系統中的套用機制及對非線性切換系統跟蹤控制問題研究的影響；研究過程中設計基於時間的切換機制時對傳統平均駐留時間方法的兩種突破，發展完善了非線性切換系統理論。研究成果在飛彈的設計、飛行器、電力系統控制，機器人控制等其他實際系統中有著廣泛的套用前景。
