幾類隨機非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制.pdf

1、在實際工程中，被控對象往往具有本質(zhì)非線性、不確定性和時變性，并常常受到隨機擾動的影響，因此研究不確定隨機非線性系統(tǒng)的控制問題不僅具有重要的理論意義，也具有重要的實際應(yīng)用價值.自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法是解決復(fù)雜非線性系統(tǒng)控制設(shè)計問題的重要方法之一.本文在國內(nèi)外關(guān)于隨機非線性系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論，結(jié)合自適應(yīng)反步遞推(backstepping)技術(shù)、魯棒控制理論和數(shù)學(xué)不等式技巧，系統(tǒng)地研究了隨機非線性系統(tǒng)的控制問題，發(fā)展新的自適

2、應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法.本文的主要內(nèi)容分為以下六個部分:
　　 1.研究一類單輸入單輸出(Single-Input-Single-Output，SISO)嚴(yán)格反饋隨機非線性系統(tǒng)的跟蹤控制問題.在控制設(shè)計過程中，應(yīng)用徑向基函數(shù)(Radial BasisFunction，RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)近似逼近組合未知非線性函數(shù);結(jié)合backstepping方法來設(shè)計一種自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案.所提出的控制方案保證了閉環(huán)系統(tǒng)的依概率有界性和跟蹤性能，同

3、時通過估計神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)向量范數(shù)的最大值，使得對于n階非線性系統(tǒng)只需要一個在線調(diào)節(jié)方程，從而減小了計算量.仿真結(jié)果驗證了本章所提出的方法的有效性.
　　 2.研究一類具有狀態(tài)時滯的嚴(yán)格反饋隨機非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)有界鎮(zhèn)定控制問題.通過構(gòu)造適當(dāng)?shù)腖yapunov-Krasovskii泛函來補償非線性時滯函數(shù)，應(yīng)用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來逼近系統(tǒng)的組合非線性函數(shù)，結(jié)合backstepping方法和雙曲正切函數(shù)的性質(zhì)提出一個能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)的所有信

4、號是依概率有界的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方案.仿真研究說明了所提出的方案的有效性.
　　 3.針對一類多輸入多輸出(Multiple-Input-Multiple-Output，MIMO)隨機非線性關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，發(fā)展了一種自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分散控制方案.所提出的控制方案保證了閉環(huán)系統(tǒng)的所有變量是依概率最終有界的.所提出的控制方案對于每一個子系統(tǒng)僅需要一個自適應(yīng)參數(shù)在線調(diào)節(jié)，便于實際應(yīng)用.仿真結(jié)果說明了所提出的方案的有效性.
　　 4.

5、研究一類完全非仿射純反饋隨機非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)跟蹤控制問題.在控制器設(shè)計過程中，首先應(yīng)用隱函數(shù)定理和均值定理將系統(tǒng)的非仿射函數(shù)轉(zhuǎn)化成仿射形式，進而應(yīng)用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近期望的虛擬控制和實際控制信號，最后結(jié)合Lyapunov泛函理論和backstepping方法設(shè)計出一個自適應(yīng)跟蹤控制方案.所提出的控制方案不僅保證了閉環(huán)系統(tǒng)所有信號的依概率有界性和跟蹤性能，而且克服了控制器的循環(huán)設(shè)計問題.最后通過數(shù)值例子進一步驗證了所提方法的有效

6、性.
　　 5.研究分別具有輸入死區(qū)和輸入飽和純反饋隨機非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)跟蹤控制問題.首先應(yīng)用中值定理將系統(tǒng)的非仿射函數(shù)轉(zhuǎn)化成仿射形式，其次，針對死區(qū)非線性，將死區(qū)等價分解成關(guān)于死區(qū)輸入和死區(qū)參數(shù)的線性部分與有界非線性擾動部分之和的形式;針對飽和非線性，引入一個光滑函數(shù)來補償飽和非線性，最后基于backstepping技術(shù)和雙曲正切函數(shù)不等式技巧提出了不依賴非平滑輸入?yún)?shù)的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制新方法.所提出的控制方案保證

7、了閉環(huán)系統(tǒng)所有變量的依概率有界性，且使得系統(tǒng)的輸出跟蹤誤差能夠收斂到原點的一個較小的鄰域內(nèi).數(shù)值算例進一步驗證了所提出的控制設(shè)計方案的有效性.
　　 6.研究一類具有非嚴(yán)格反饋隨機非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)跟蹤控制問題.在控制器設(shè)計過程中，首先應(yīng)用函數(shù)分離技術(shù)對系統(tǒng)的全狀態(tài)函數(shù)進行變量分離，進而通過引入一個連續(xù)函數(shù)來補償在后續(xù)設(shè)計過程中出現(xiàn)的當(dāng)前狀態(tài)變量的函數(shù)，應(yīng)用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來逼近系統(tǒng)的組合非線性函數(shù)，最后利用backste