非线性系统全局输出反馈：镇定、跟踪和应用

This research project aims to explore the following important issues in global output feedback control, i.e, the existence of global output feedback for some nonlinear systems and the global adaptive tracking by output feedback using linear-like control. The application of the methods to be proposed to flight control systems, such as unmanned helicopter, is also considered. Specifically, the following research topics are considered for global output feedback control: (1) Adaptive tracking for sytems involving unknown parameters and unmeasured states multiplied by output nonlinearities; (2) Multivariable adaptive tracking with less conservative assumption on the high-frequency gain matrix; (3) Linear-like controller design for asymptotic tracking of several classes of lower-triangular systems; (4) Global stabilization of systems satisfying nontriangular restrictions; (5) Construction of new Lyapunov-Krasovskii functionals for time-delay systems; (6) Adaptive stabilization and tracking of nonlinear systems with uncontrollable and unobservable linearization; (7) Adaptive tracking for non-minimum phase systems discribing vertical take-off and landing (VTOL）aircraft in the presence of unnatched terms and roll movement; (8) A unified control law design for unmanned aircraft under full-envelope flight conditions so that the stability of the closed loop system and flying qualities can be guaranteed.

本项目拟就当前非线性系统全局输出反馈研究中的两类主要问题，即某些非线性系统全局输出反馈的存在性及其控制器构造、全局输出反馈自适应跟踪中的类线性(linear-like)控制器设计等开展研究，并应用到无人直升机等飞控系统中。具体地，拟开展如下全局输出反馈问题的研究：（1）同时含有未知参数、不可测状态与输出非线性相乘项系统的自适应跟踪；(2)高频增益矩阵具有较少保守性的多变量系统自适应跟踪；（3）几类下三角非线性系统渐近跟踪的类线性控制器设计；（4）某些满足非三角约束条件系统的全局镇定；（5）延迟系统新的Lyapunov-Krasovskii 泛函构造；（6）线性化部分不可控不可观高阶非线性系统的自适应镇定与跟踪；（7）对描述固定翼无人舰载机垂直起降段的非最小相位系统，存在非匹配项和滚转运动时的自适应跟踪；（8）小型无人飞机全包线飞行条件下统一控制律的设计，保证闭环系统稳定性和飞行品质。

本项目基金研究了非线性系统全局输出反馈研究中的两类主要问题，即某些非线性系统全局输出反馈的存在性及其控制器构造、全局输出反馈自适应跟踪中的类线性(linear-like)控制器设计等。到目前为止，本项目研究工作已经顺利完成，课题组在非线性系统全局输出反馈，尤其在非线性系统全局输出反馈自适应控制方面，形成了一套具有自己特色的新的理论和方法。主要成果包括：1）针对多类系统，如具有参数不确定性的非线性系统、下三角系统、具有非三角约束条件的非线性系统、延时非线性系统等，提出新的算法；2）发表和录用SCI论文共39篇，其中项目负责人以通讯作者身份发表SCI论文20篇；多篇论文发表在控制理论领域国际顶级期刊IEEE Transactions on Automatic Control和Automatica上；3）达到了锻炼队伍、培养学生的目的，共有3名博士和1名博士后参加了本课题的工作并毕业；4）参加了多次国际会议，开展了国际合作与交流。