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文档简介

切换系统直接自适应控制方法的研究作为一类重要的混杂系统,切换系统由多个模态和切换信号构成。切换系统有着广泛的实际应用背景,近些年来涌现了大量的研究成果。目前,大部分的研究工作主要是针对确定性切换系统。由于参数的不确定性在实际系统中普遍存在,切换系统自适应控制的研究受到越来越多的关注,逐步成为控制领域的研究热点之一。然而,未知参数的存在使常规的切换系统分析和设计方法难以应用,切换信号的存在更增加了分析和设计的难度。如何将未知参数纳入切换系统Lyapunov函数的构造中,如何消除切换信号带来的影响,以及如何将切换信号为我所用,进行切换信号和控制器的双重的设计,这些都是切换系统研究中亟待解决的问题,目前尚缺乏系统、有效的方法,结果也十分有限。本文针对几类含有线性未知参数的不确定切换系统,研究直接自适应控制问题。在给出切换系统部分稳定性和超稳定性充分条件的基础上,分别在Lyapunov框架和超稳定性框架下给出切换系统自适应控制器的设计方案和设计步骤,研究任意切换和设计切换下的自适应控制问题。进而,将这些方法的思想应用到切换机械臂模型,为其设计自适应跟踪控制器,研究了自适应摩擦补偿和扰动抑制问题。最后,为了提升切换系统自适应控制器的性能,提出切换系统的有限时间参数估计器,利用估计真值重置控制参数的方法大大缩短了暂态过程。本文主要工作包括如下几部分：1.研究了一般非线性切换系统部分稳定性。对于给定的切换信号,利用多Lyapunov函数给出了切换系统部分稳定性的充分条件。作为一种特殊情况,当所研究的部分状态为所有状态分量时,此结果就等同于多Lyapunov函数法。2.研究了具有线性未知参数的非线性切换系统的模型参考自适应控制问题。给出了任意切换下,渐近跟踪自适应控制器的设计方法。用Lyapunov方法和分段适应律证明了系统信号的有界性和跟踪误差的收敛性。不要求子系统的差异有限和输入信号持续激励(PE)的条件,并能保证跟踪误差收敛到零。3.对子系统均不存在镇定控制器的切换系统,研究了自适应镇定问题。利用多Lyapunov函数和最大最小切换方法给出了控制器、切换律和适应律,保证了系统信号的有界性和状态的收敛性。4.借助交互供给率的概念,给出了任意切换下切换系统超稳定性的充分条件,还给出了子系统都不满足正实条件时,使系统达到超稳定性的切换律设计条件和方法。并且,利用所得的结果为线性切换系统设计了模型参考自适应控制器。5.针对负载切变的机械臂建立了的切换的系统模型并先后为其设计了自适应摩擦补偿跟踪控制器和自适应H∞跟踪控制器。仿真验证了用切换模型设计的控制器相对于用非切换模型设计的传统自适应控制器的优越性。6.针对切换自适应系统设计了有限时间参数辨识器,分析了该真值在扰动作用下的精度；给出了无激励条件时估计器的适应律形式,并分析了其

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