《面向多種不確定性的抗擾控制研究》是依託中國科學院數學與系統科學研究院，由薛文超擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向多種不確定性的抗擾控制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：薛文超
- 依託單位：中國科學院數學與系統科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
如何處理系統中的多種不確定性是高速飛行器等很多實際對象的重要控制難題。面向多種不確定性的抗擾控制研究具有強烈的實際背景,同時也包含挑戰性的新科學問題。本項目將針對具有多種不確定性的幾類非線性系統開展抗擾控制的理論研究，並將進行基於一些高速飛行器姿態控制系統的仿真驗證。針對系統中未知非線性動態、時變外擾和隨機噪聲等不同數學描述以及屬於量測和狀態等不同通道的多種不確定性，全面分析各種不確定性對系統輸出影響的機理以及它們的可觀性，深入研究抗擾控制方法的核心部分——不確定性的估計器/觀測器的設計方法，並給出有效的參數調節及最佳化方法；從動態性能和穩態性能兩方面比較完整地研究相應閉環系統的特性；定量地分析抗擾控制器可對付各通道內不確定性的能力極限；對相應的理論結果開展基於高速飛行器姿態控制系統等典型實例的仿真驗證。
結題摘要
本項目針對具有多種不確定性的幾類非線性系統，系統性地開展了抗擾控制的理論與方法研究。主要研究內容包括：系統中多種不確定性的數學描述、不確定性的可觀性；不確定性的估計器/觀測器的先進設計方法以及參數調節及最佳化方法；從動態性能和穩態性能兩方面比較完整地研究相應閉環系統的特性；定量地分析抗擾控制器可對付各通道內不確定性的能力極限。取得的重要研究結果及科學意義包括：(1)針對一類非線性不確定系統，嚴格給出了系統“總擾動”的可觀性條件，從而為抗擾控制中估計擾動器的設計提供了基礎。(2)針對帶有不連續外部擾動的非線性不確定系統，提出了一種新的自抗擾控制的設計方法，並嚴格分析了穩態性能和瞬態性能，得到了使閉環系統跟蹤誤差收斂到零的充要條件；(3)針對一類運動控制系統，提出了不改變已有控制器結構及參數條件下的模組化自抗擾控制設計，並將理論結果套用於高性能飛行器的姿態控制系統中，在實際飛行試驗中得到了良好的效果；(5)針對一類具有非線性不確定動態以及時延的典型系統，提出了基於降階擴張狀態觀測器的自抗擾控制方法，給出了用於實際工程調節控制器參數的解析方法，即通過系統不確定性範圍定量得到控制器參數的調節範圍；(6) 針對具有非線性不確定動態的系統，提出了基於擴張狀態的卡爾曼濾波方法，從而保證濾波估計誤差協方差有界，該方法為非線性不確定分散式系統濾波問題的解決提供了新途徑，並已用於分散式系統的濾波估計中。
