不确定纯反馈非线性系统的自适应控制

项目发挥申请人对于纯反馈非线性系统神经网络反推自适应控制以及动态面控制设计方法都有很好研究基础的优势，针对目前高度不确定纯反馈非线性系统自适应控制设计方法具有的控制器复杂、待估计参数多、计算负荷重和限制条件过强因而影响在工业实践中的应用范围等问题，以动态面控制方法为主要突破工具，深入研究基于神经网络在线逼近的高度不确定纯反馈非线性系统反推自适应控制方法，目的在于对一类形似仿射的系统取消或者显著放松目前方法中存在的强限制性条件，解决控制器复杂程度爆炸性增长和控制律自身循环依赖等问题，使控制器便于工程应用，从而解决一大类实际系统的控制问题。在理论上扩大动态面控制技术的应用范围和深入探索神经网络反推自适应控制的机理，在应用上提供一大类具有高度不确定性的机械系统、飞行控制系统和生化过程等控制器设计的基础方法，这是本课题理论意义和实际意义所在。控制方法可应用范围大、简单、有效是课题研究的宗旨。

针对高度不确定纯反馈非线性系统自适应控制设计方法具有的控制器复杂、待估计参数多、计算负荷重和限制条件过强因而影响在工业实践中的应用范围等问题，以动态面控制方法为主要突破工具，深入研究基于神经网络在线逼近的高度不确定纯反馈非线性系统反推自适应控制方法，目的在于对一类形似仿射的系统取消或者显著放松目前方法中存在的强限制性条件，解决控制器复杂程度爆炸性增长和控制律自身循环依赖等问题，在理论上扩大动态面控制技术的应用范围和深入探索神经网络反推自适应控制的机理，在应用上提供一大类具有高度不确定性的机械系统、飞行控制系统和生化过程等控制器设计的基础方法，这是本课题理论意义和实际意义所在。控制方法可应用范围大、简单、有效是课题研究的宗旨。经过三年的研究工作,取得重要结果:(1) 给出了一类输入非仿射系统的控制器设计方法。(2) 给出了一类输入仿射型纯反馈系统的跟踪控制器设计方法。(3)提出了一种基于动态面控制技术的非仿射纯反馈不确定非线性系统的自适应控制器设计方法。（4）提出了一种将动态面控制技术与ISS理论相结合的非仿射纯反馈不确定非线性系统的自适应控制器设计方法。（5）对控制增益未知的仿射纯反馈非线性系统提出了一种神经网络自适应反步动态面控制设计方法。（6） 针对不确定下三角非线性系统，首次提出了基于单一逼近器的自适应控制设计方案，并分别对具有严反馈形式与纯反馈形式的不确定下三角非线性系统设计了单一神经网络自适应控制器，解决了现有方法中存在的复杂性问题。（7）针对系统输入具有未知非线性死区以及系统受到扰动等情况，分别对不确定严反馈非线性系统与不确定纯反馈非线性系统提出了单一神经网络鲁棒自适应控制设计方法。特别值得指出的是，基于单一逼近器的自适应控制设计方案是本课题研究过程中得到的原始创新性成果，是国际范围内首次提出的方法，相关成果已发表于International Journal of Control，IET Control Theory and Applications，Nonlinear Dynamics等SCI刊源的国际学术期刊。本课题组首次提出动态面（DSC）设计方法能够解决pure-feedback系统控制器设计过程中出现的控制项循环构造问题。首次提出应用动态面控制与最少参数(MLP)学习降低控制器复杂程度的方法。本课题成果获辽宁省科技奖二等奖。