A DSC Approach to Robust Adaptive NN Tracking Control for Strict-Feedback Nonlinear Systems
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资源说明:这篇文章介绍了一种针对严格反馈型非线性系统的鲁棒自适应神经网络跟踪控制方法。文章的核心内容包括以下几个知识点:
1. 自适应控制的概念
自适应控制是一种控制策略,能够调整控制器参数以适应系统性能的改变。这种方法对于处理具有不确定性和变化性的非线性系统尤为重要。自适应控制能够在系统参数未知或变化时,通过在线调整控制律,保持系统性能,如稳定性、快速性和准确性。
2. 严格反馈型非线性系统
严格反馈型非线性系统指的是系统的动态可以用一系列嵌套的反馈形式来描述。这类系统的特点是状态变量可以通过逐一地解耦来简化控制律的设计。在控制领域,这种结构特别适用于递归控制设计,使得控制算法的设计变得更加直观和系统化。
3. 径向基函数神经网络(RBF NN)
在控制过程中,利用神经网络来逼近和处理系统不确定性的方法越来越受到重视。径向基函数神经网络特别适用于函数逼近任务,因为它们具有局部逼近特性,能够对非线性函数进行有效的逼近,以此来处理系统中存在的不确定因素。
4. 动态表面控制(DSC)
动态表面控制是一种避免传统反步设计方法中复杂性“爆炸”问题的技术。反步设计是一种系统控制策略,但是随着系统阶数的增加,需要设计的控制器和调整的参数也会迅速增加,导致计算负担加重。DSC通过引入额外的动态系统层来减少每个子系统的在线更新参数数量,简化了控制器设计。
5. 最小学习参数(MLP)技术
最小学习参数技术是一种旨在减少在线计算负担的控制策略。该技术将控制算法中需要在线学习的参数数量减少到最少,通过固定或简化某些参数的学习过程,从而降低实时计算需求,使得算法更适用于实际应用。
6. 输入到状态稳定性理论和小增益方法
输入到状态稳定性理论用于分析系统在输入信号影响下的稳定性质,适用于证明非线性系统中所有信号的半全局一致最终有界性。小增益方法是一种通过构建增益循环来分析系统稳定性的工具,它常用于非线性控制系统的稳定性和鲁棒性分析。
7. 控制器奇点问题
在基于近似的自适应控制方案中,反馈线性化技术可能会导致控制奇点问题。这指的是在系统某些操作点上,控制输入可能趋向于无穷大,导致控制器失效。文章中提出的控制方案成功移除了这种潜在的控制器奇点问题,从而增强了控制方案的鲁棒性。
文章通过三个仿真实例展示了所提出的控制方案的有效性,强调了算法的简便性和便于在实际应用中实施的特点。文章指出,通过使用动态表面控制和最小学习参数技术,成功地简化了自适应控制算法,同时解决了传统反步控制中计算复杂度高和控制奇点问题。
在当前的非线性控制系统设计领域,文章所提出的方案代表了一种创新性的尝试。它结合了神经网络和现代控制理论的优点,为处理复杂的非线性系统提供了一个新的视角和工具。该方法不仅理论上具有吸引力,更有可能在实际工程问题中得到应用,特别是在那些需要处理高度不确定性和动态变化的系统中。
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