几类随机受扰非完整系统的控制方法研究

This project studies the anti-disturbance control problems for several classes of stochastic nonholonomic systems subject to external additive and multiplicative disturbances, and explores new methodologies for achieving the disturbance attenuation for uncertain nonholonomic systems. The main research contents include:.1) To analyze the possible parameter drifting phenomenon because of the additive external disturbances for the stochastic nonholonomic systems in chained form. The extended state observer (ESO) technique will be used to investigate the stabilization control by output feedback, removing the assumption that the external disturbances should be some constants in earlier work; .2)To give the model of external disturbances, and to analyze the influence of disturbance on system structure for stochastic nonholonomic dynamic systems with input additive disturbances. It does not require a priori knowledge of the bound of the external disturbances. We will use the disturbance observer (DOB) to estimate the external disturbance, and propose the composite anti-disturbance control strategies;.3)To study the possible finite escaping time due to the external multiplicative disturbances. The methods of stochastic input-to-state stability (SISS) and stochastic integral input-to-state stability (SiISS) will be invoked to study the partial-state feedback stabilizing control issue for uncertain nonholonomic systems in cascaded form under the stochastic multiplicative dynamic disturbances..The project will generate some new control methodologies for the stochastic nonholonomic systems under disturbances, and the modelling as well as the control problem will be analyzed and solved for some practical systems. It is therefore of great significance in theory and practical application in engineering.

本课题研究几类随机非完整系统在外部加性与乘性扰动下的抗干扰控制问题,探索不确定非完整系统实现抗干扰控制的新方法.主要内容包括:.1)对具有加性干扰的随机链式非完整系统,分析加性干扰可能导致的参数漂移现象,利用扩张状态观测器理论研究其输出反馈镇定问题,去掉现有结果中要求干扰为常数的假设;.2)对输入具有加性干扰的随机非完整动力学系统,对干扰进行建模并分析其对系统结构的的影响,不必要求干扰上界已知,通过构造扰动观测器对干扰进行估计,研究其复合抗干扰控制问题;.3)当外部干扰为乘性的动态干扰时,研究其可能导致的有限时间逃逸现象,利用随机输入状态稳定与随机积分输入状态稳定方法研究具有级联结构随机受扰非完整系统的部分状态反馈镇定问题..项目研究结果可以给出随机受扰非完整系统的控制新方法,分析解决一些实际系统的建模与控制问题,因而具有重要理论意义与实际应用价值.

非完整系统是一类重要的力学(机械)系统, 它具有广泛的工程应用背景. 近三十年来, 非完整系统的控制问题一直是控制领域的一个研究热点. 借助于近年来非线性系统控制理论的飞速发展, 本项目主要研究了具有加性干扰与乘性干扰的不确定链式非完整系统的反馈镇定控制问题, 探讨了具有输入状态稳定动态不确定性链式非完整系统的输出反馈镇定控制问题; 加性干扰情况下的互联非线性系统的镇定控制问题; 非线性漂移项依赖于所有不可测状态增长的链式非完整系统的输出反馈镇定控制问题; 最后研究了一类带有动态不确定性及非线性参数化非线性漂移项的链式非完整系统的状态反馈镇定问题. 主要内容包括：.(1)针对一类具有输入状态稳定性互联子系统的不确定非完整系统, 通过发展新的局部小增益型条件, 基于动态增益观测器技术实现了该类互联非完整系统的输出反馈镇定控制..(2)研究了一类具有不匹配加性干扰的互联非线性系统的全局渐近镇定控制问题, 应用控制设计中植入可积函数的方法有效抑制了外部加性干扰,通过Nussbaum增益函数结合反步方法克服了系统具有的未知控制方向..(3)研究了一类带有未知控制方向的不确定链式非完整系统的全局鲁棒镇定问题.所研究的系统具有动态不确定性和非线性的参数化.通过假设不可测的互联子系统满足输入状态稳定性条件,基于黎卡提方程的动态增益观测器技术提出了输出反馈镇定控制方案, 进一步改进了现有结果..(4) 针对一类具有非线性参数化的不确定互联非完整系统, 通过构造动态增益观测器与自适应估计器, 基于输入-状态缩放变换技术与反步递推方法提出了一新的自适应输出反馈镇定控制方案.提出的切换控制策略克服了非完整系统不能够通过连续反馈实现镇定控制的困难. .(5) 研究了一类具有乘性干扰的互联非完整系统的自适应部分状态反馈镇定控制问题, 所研究的非完整系统具有不确定供能函数率输入状态稳定的未建模动态. 通过参数分离技术和输入-状态缩放变换技术提出了一新的自适应部分状态反馈镇定控制方案.