[发明专利]一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法

说明书

本发明涉及一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，包括以下步骤：S1：对受到外界干扰和内部不确定性影响而同时具有输入饱和特性的非线性系统进行建模；S2：估计内部不确定性和外界干扰；S3：通过反步控制的方法，利用外界干扰和内部不确定性的估计值，判断其对系统稳定性的利弊，在反步控制方法中加入合适的干扰因子和不确定性因子以构建反步控制器，保留外界干扰和内部不确定性中有利于稳定性的部分，并消除不利于稳定性的部分，最后采用连续切换的方法使得系统在抵消有害干扰和保留有益干扰之间进行连续平滑切换。本发明的一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，通过连续平滑切换的方式避免了抖振现象，延长了执行器的使用寿命。

技术领域

本发明涉及饱和非线性系统技术领域，尤其是指一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法。

背景技术

在无人机、潜水器、电机等领域中，各类系统在实际运行过程中不仅会受到外界干扰的影响，同时由于系统的参数摄动、未完全建模等问题，导致了系统模型存在未知的不确定性，这些干扰和不确定性严重影响了系统的性能和稳定性。

为此，现有的抗干扰控制方法中，将外界干扰和系统内的不确定性统一计算分析，对这些干扰项中有益于系统稳定性的部分保留，同时，对这些干扰项中不益于系统稳定性的部分抵消，此时，整体系统在保留干扰和抵消干扰之间不断切换，从而导致了系统产生抖振现象，将会影响系统中执行器的寿命，同时也不利于系统的稳定运行。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中整体系统在保留干扰和抵消干扰之间不断切换导致抖振现象的问题，并提供一种稳定性强、切换平滑的饱和非线性系统连续干扰触发控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种饱和非线性系统连续干扰触发控制方法，包括以下步骤：

S1：对受到外界干扰和内部不确定性影响而同时具有输入饱和特性的非线性系统进行建模；

S2：估计内部不确定性和外界干扰；

S3：通过反步控制的方法，利用外界干扰和内部不确定性的估计值，判断其对系统稳定性的利弊，在反步控制方法中加入合适的干扰因子和不确定性因子以构建反步控制器，保留外界干扰和内部不确定性中有利于稳定性的部分，并消除不利于稳定性的部分，最后采用连续切换的方法使得系统在抵消有害干扰和保留有益干扰之间进行连续平滑切换；

所述采用连续切换的方法使得系统在抵消有害干扰和保留有益干扰之间进行连续平滑切换具体为：

定义连续切换函数Ψ(ω)为：

其中，ω是干扰，是设计参数；当干扰ω≥0时，将干扰全部作为有害干扰并抵消；当时，将干扰中的部分作为有益干扰保留；当时，将干扰全部作为有益干扰并完全保留。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中，通过死区模型对非线性系统建模，并对模型进行整理以便于构建反步控制器。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，利用RBF神经网络估计未知非线性特性；

利用所述非线性干扰观测器估计外界干扰时，外界干扰d_i(t)由下式的中立

稳定的外系统描述：

其中，是中间变量，是的一阶求导，A_i和C_i是设计的矩阵。作为本发明的进一步改进，所述步骤S2中，利用非线性干扰观测器估计外界干扰。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S3包括以下步骤：