非下三角结构不确定切换随机非线性系统的自适应控制

By breaking the limitation of the lower triangular structure, uncertain switched stochastic nonlinear systems with non-lower triangular structure can more accurately describe a large number of practical systems. Since the introduction of stochastic disturbance and uncertainties and the hybridity of the model structure, the dynamic behavior of such systems is very complicated, and many urgent control problems of such systems deserve further investigation. This project aims to utilize backstepping technique combined with intelligent control method and stochastic stability theories to investigate the adaptive control problem of uncertain switched stochastic nonlinear systems with non-lower triangular structure. The main research contents are as follows: Firstly, this project will model several classes of mathematical models with relevant assumptions for uncertain switched stochastic nonlinear systems with non-lower triangular structure, and search the conditions and methods for variable separation of the system functions. Secondly, this project will establish the general stability theories of switched stochastic systems, and develop reasonable adaptive design schemes and switching methods while efficient dynamic compensation mechanism will be introduced to enhance the robust performance of the studied systems. Thirdly, the performance optimization problem of uncertain switched stochastic non-lower triangular nonlinear systems with saturation, dead zone, or output constraints will be further considered, and the corresponding adaptive design schemes will be presented. This project will propose and introduce some novel concepts, ideas and theoretical approaches to solve the difficulties encountered in the investigation of adaptive control for uncertain switched stochastic nonlinear non-lower triangular systems.

非下三角结构不确定切换随机非线性系统由于突破了下三角结构的限制，能够更加精确的描述大量实际系统。但是由于随机扰动、不确定性的引入以及模型结构的混杂性，使得此类系统具有十分复杂的动态行为，目前存在许多亟待解决的控制问题。本项目旨在应用反步递推技术、智能控制方法以及随机稳定性理论，研究非下三角结构不确定切换随机非线性系统的自适应控制问题。主要研究内容包括：1.建立几类具有非下三角结构不确定切换随机非线性系统的数学模型并给出相应的假设条件，寻找系统函数可实施变量分离的条件和方法。2.发展切换随机系统的一般稳定性理论，制定合理的自适应设计方案及切换方法，进一步引入有效的动态补偿机制提升系统的鲁棒性。3.在系统带有饱和、死区或者输出约束的情况下，研究相应的性能优化问题及自适应设计方案。课题将通过提出或引入新的概念、思路及理论方法来解决非下三角结构不确定切换随机非线性系统自适应控制中的难点问题。

非下三角结构不确定切换随机非线性系统由于突破了下三角结构的限制，能够更加精确的描述大量实际系统。但是由于此类系统具有十分复杂的动态行为，目前存在许多亟待解决的控制问题。本项目在四年的执行期间，应用反步递推技术、智能控制方法以及切换系统稳定性理论，研究了非下三角结构不确定切换随机非线性系统的自适应控制问题。主要研究内容包括：1. 建立了几类非下三角结构不确定切换随机非线性系统的数学模型并给出相应的假设条件，寻找了系统函数可实施变量分离的条件和方法。2. 发展了切换非线性系统的一般稳定性理论，制定了合理的自适应设计方案及切换方法，进一步引入了有效的动态补偿机制提升系统的鲁棒性。3. 在系统带有饱和、死区或者输出约束的情况下，研究了相应的性能优化问题及自适应设计方案。本项目通过提出或引入新的概念、思路及理论方法，解决了非下三角结构不确定切换随机非线性系统自适应控制中的若干难点问题。另外，为了进一步拓广本项目的研究范围，项目组同时解决了一般非线性系统的若干智能控制问题以及非线性多智能体系统的一致性问题等。本项目研究的应用价值主要体现在：课题的研究方向源于飞行器控制、工业电子等与国民经济密切相关的各类工程系统，因此具有重大的潜在应用价值。截止目前，项目组在Automatic、IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems、IEEE Transactions on Cybernetics、IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems等国际SCI期刊与会议上发表论文(含录用)30余篇，其中在顶级期刊Automatic上发表论文1篇，在IEEE汇刊上发表论文10余篇，发表其它SCI期刊论文20余篇；项目研究所提出的设计技术申请国家发明专利10余项，授权6项。