具有非线性不确定性与随机干扰的非完整系统控制问题研究

非完整控制系统是具有非完整约束的控制系统。柔性连杆机械手，轮式移动机器人，车载倒立摆等大都可以通过非线性状态变换或状态反馈变换化为具有非完整约束的非完整控制系统。由于系统的非线性飘移或参数及随机非线性不确定性，对具有参数不确定性和随机非线性不确定性的具有非完整约束的系统的镇定问题近年来得到了重视。本课题研究具有随机不确定、非线性不确定性和参数不确定的一类非完整控制系统的稳定性问题、轨迹跟踪问题及路径规划问题，主要研究内容包括以下三个方面：（1）研究具有非线性不确定性与随机干扰的非完整系统控制器设计与稳定性分析问题；（2）研究含有非线性飘移与随机干扰的非完整系统的稳定性问题，轨迹跟踪问题和路径规划问题；(3) 利用ISS和IISS方法研究具有级联结构的扩展非完整动态控制系统的稳定性问题，输出跟踪控制问题。并应用得到的理论研究成果，分析可化为非完整控制系统的一些欠驱动系统的实际模型。

具有非完整约束的控制系统称为非完整控制系统。工程实际中主要包含了：受不可积分约束的机械系统，受动力学约束的机械系统，可化为非完整控制系统的欠驱动系统等，如柔性连杆机械手、轮式移动机器人、车载倒立摆、水下运动体等大都可以通过非线性状态变换或状态反馈变换化为具有非完整约束的非完整控制系统。因而研究非完整系统的控制理论具有重要的工程价值。本课题研究具有非线性不确定性的非整系统的镇定问题、反馈稳定性问题、反馈控制器设计问题以及跟踪控制问题等，主要内容如下：对具有干扰和不确定的非完整系统，给出了渐近收敛控制器设计，当系统的虚拟控制系数未知情形下，解决了输出反馈控制设计问题。研究了含有时滞的非完整系统的鲁棒镇定问题。给出了具有约束条件的随机非完整系统的输出反馈控制设计。研究了具有高次非线性的随机非完整系统的状态反馈控制器设计问题。应用ISS和IISS控制方法研究具有逆动态非线性系统的全局渐近稳定性控制设计问题。给出了输出反馈控制器设计问题。应用IISS控制方法研究了具有随机非线性的输出反馈调节问题。 对具有干扰和不确定的具有逆动态的不确定系统，当系统的虚拟控制系数未知并且结构已建模部分为三角型的情形下，解决了输出反馈控制设计问题。并成功应用到反应釜模型、风机调速控制问题等。对具有非线性不确定性和随机干扰的非完整系统的闭环系统稳定性问题做了较深入的研究，对具有非线性不确定性的非完整系统的全局渐近稳定的控制器设计方面，取得了较好的结果，克服了现有的设计中不能保证系统的原点是闭环系统的解的缺陷。在国际重要学术刊物及国际会议发表研究论文38篇。发表的主要刊物有：.《IEEE Transactions on Automatic Control》、《International Journal of Adaptive Control and Signal Processing》、《International Journal of Control》、《International Journal of Systems Science》、《Asian Journal of Control》、《Nonlinear Analysis: Real World Applications》等。