基于觀測器的不確定非線性系統L1自適應控制

齊曉慧，甄紅濤，董海瑞

（軍械工程學院無人機工程系，河北石家莊050003）

基于觀測器的不確定非線性系統L1自適應控制

齊曉慧，甄紅濤，董海瑞

（軍械工程學院無人機工程系，河北石家莊050003）

針對一類嚴格塊反饋型不確定非線性系統，采用反步設計方法提出了一種新的基于滑模狀態觀測器的L1自適應控制方案。由于系統狀態不完全可測，首先設計滑模觀測器對系統狀態進行估計，并分析觀測器的收斂性，在此基礎上，通過反步法得到系統的理想控制律。為了消除反步控制中的“項數膨脹”，引入非線性跟蹤微分器來提取理想控制律的微分信號。為提高系統響應的瞬態性能，消除控制輸入的高頻振蕩，引入L1自適應控制對控制律進行改進，通過理論推導證明了閉環系統的穩定性。最后通過數值仿真算例驗證了所設計控制方案具有快速的收斂性、良好的跟蹤性等期望性能。

非線性系統；滑模觀測器；L1自適應控制；反步控制

0 引 言

在現代控制領域中，隨著被控對象越來越復雜，多輸入多輸出（multiple input multiple output，MIMO）不確定非線性系統的控制問題得到了廣泛關注［1－3］。文獻［4］針對一類含有未知控制增益矩陣和輸入非線性的系統設計了一種變結構自適應控制方案，保證了閉環系統的全局一致有界。文獻［5］針對一類含有非線性不確定性的MIMO系統設計了一種L1自適應控制方案，保證了系統的瞬態響應和控制輸入的有界性。嚴格塊反饋動態系統是一類常見的非線性系統，現實中很多被控對象都可以轉化成此種形式，已有許多學者對此類系統的控制進行了研究［6－8］。……