带有执行器故障和时滞的不确定系统的自适应控制

针对同时带有执行器故障和时滞的不确定线性或非线性系统，考虑一般的时变执行器故障模型，采用自适应Backstepping方法，研究自适应跟踪控制问题。通过适当的模型变换，把执行器故障信息融入到原系统模型之中，建立一种新的系统参数化模型。在这种新的模型框架内，提出自适应Backstepping执行器故障补偿方案。选取合适的Lyapunov-Krasovskii泛函，在时滞系统模型和执行器故障背景下，给出闭环系统的稳定性分析。主要内容包括：.（1）研究带有执行器故障和时滞的线性系统的自适应跟踪控制问题；.（2）研究非线性时滞系统的自适应执行器故障补偿控制问题；.（3）研究控制增益符号未知情况下同时带有执行器故障和时滞的不确定系统的基于Nussbaum增益方法的自适应控制问题；.（4）研究设计的故障补偿器在飞行器控制领域及其他工程领域中的应用。

在实际的控制系统中，很多执行器都存在非光滑的非线性。而且，执行器不可避免地发生故障。另一方面，时滞也是控制工程中的一类常见现象。本项目研究带有执行器非线性、执行器故障或时滞的不确定非线性系统的自适应控制问题，主要成果总结如下：.（1）针对一类带有参数不确定性、未知执行器非线性和有界外在干扰的非线性系统，研究了自适应跟踪控制问题。首先，给出了一种带有严格正的可积函数的自适应控制方案，以补偿死区非线性。然后，考虑的执行器非线性建模为Bouc-Wen滞环，基于Backstepping技术和Nussbaum增益方法设计了期望的补偿控制器。两种方案都保证了渐近跟踪。.（2）针对一类带有状态时变时滞和非对称执行器死区的不确定非线性系统，研究自适应控制设计问题。假设时滞和他们的导数上界以及死区参数的信息未知，提出了两种连续鲁棒自适应控制方案。主要贡献在以下两个方面：（i）在时滞、死区和参数不确定性存在情况下，取得了精确跟踪。（ii）提供了控制增益函数的显式表达式。.（3）针对一类更加一般的非线性系统，假设控制增益符号未知，研究自适应执行器故障补偿控制问题。首先建立一个带有未知系统参数和执行器故障参数的线性化模型，然后使用Backstepping技术设计自适应输出反馈补偿控制器，采用Nussbaum增益方法放松对控制增益符号的假设。所提出的控制方案保证了所有闭环信号的有界性和渐近的输出跟踪。.（4）针对一类带有未建模动态、未知系统参数和外在干扰的多输入多输出非线性系统，研究观测器设计问题。首先构造一种新的动态化信号，给出动态化信号对未建模动态的主导性质。然后提出两类观测器方案，一种是自适应观测器，一种是鲁棒观测器。通过选择适当的设计参数，可使这两种方案的观测误差尽可能地小。