利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021115008114
申请人: 上海工程技术大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-12
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种死区非线性时滞系统的跟踪控制方法,其特征在于:首先采用径向基神经网络逼近死区非线性时滞系统中的时滞项,形成新的系统表达式;然后利用反推控制法对所述新的系统表达式进行反推控制,在反推控制的过程中,引入基于正时变积分函数的非线性滤波器,令反推控制法每一步的虚拟控制律通过所述非线性滤波器,利用所得滤波后的虚拟控制律去设计下一步的反推控制;在反推控制的最后一步进行控制器设计,在控制器设计时,利用自适应律对死区干扰项、神经网络误差项和非线性滤波器的未知项进行在线估计,使系统跟踪误差收敛到零,从而完成控制器设计;

基于正时变积分函数的非线性滤波器设计如下:αid(0)=αi(0) i=1,...,n‑1其中,ei是边界层误差,具体为ei=αid‑αi;αi为虚拟控制律;αid为滤波后的虚拟控制律;

αi(0)为0状态时的虚拟控制律;αid(0)为0状态时滤波后的虚拟控制律;τi是滤波器的时间常数; 为Mi的估计值,Mi为未知项;zi为第i步的位置误差;σ(t)是正时变积分函数,满足以下条件:

其中,σ1,σ2为任意正的常数,t表示时间;

对于任意的ε>0, 不等式 成立;死区干扰项、神经网络误差项和非线性滤波器的未知项在利用自适应律进行在线估计之前分别用所述不等式进行缩放。

2.根据权利要求1所述的一种死区非线性时滞系统的跟踪控制方法,其特征在于,径向基神经网络模型如下:

对于任意的非线性连续未知函数F(Z),存在径向基神经网络W S(Z),使得:*Τ

F(Z)=W S(Z)+E;

q

其中, ΩZ是包含所有Z的集合,R 表示q维的实数向量;S(Z)是基函数,表Τ l l

示为S(Z)=[s1(Z),...,sl(Z)] ∈R ;l是神经网络中的神经元个数;R表示l维的实数向Τ

量; μi=[μi1,...,μiq] 是径向基的中心点,ηi为径向基的宽*

度;W 是神经网络的理想权值, 表示T

集合Z∈ΩZ时括号内的上界;W表示神经网络的权值,W表示神经网络的权值的转置;E是神经网络的误差。

3.根据权利要求1所述的一种死区非线性时滞系统的跟踪控制方法,其特征在于,采用径向基神经网络逼近死区非线性时滞系统中的时滞项是指将死区非线性时滞系统中的时T

滞项H(·)由径向基神经网络及其误差WS+E代替。

4.根据权利要求3所述的一种死区非线性时滞系统的跟踪控制方法,其特征在于,采用径向基神经网络进行逼近之前,所述死区非线性时滞系统的表达式为其中,xi是第i步系统状态,xi+1为第i+1步系统状态,为第n步系统状态,θi,θn是未知常数,fi(·),fn(·)是已知光滑函数,Hi(·),Hn(·)是时滞项,N(u)是死区非线性项,N(u)=mu+d,u是系统输入,m为死区斜率,β≤m,β为已知常数,d为死区干扰项,d≤D,D为未知常数,y是系统输出;

T

所述新的系统表达式为 其中,Wi为第i步的神T

经网络的权值的转置,Wn 是第n步的神经网络的权值的转置,Si是第i步的基函数,Sn第n步的基函数,Ei是第i步的神经网络误差项,En是第n步的神经网络误差项。

5.根据权利要求4所述的一种死区非线性时滞系统的跟踪控制方法,其特征在于,利用反推控制法对所述新的系统表达式进行反推控制的具体过程为:定义系统跟踪误差:

其中,yr是期望信号,αi‑1d是滤波后的虚拟控制律;

首先,对第1步跟踪误差z1求导:设计虚拟控制律α1和自适应律其中,k1,γ1,Λ1,η1是正设计参数, 分别是θ1,W1,E1的估计值,θ1表示i=1时的θi,W1表示第1步的神经网络的权值,E1表示第1步的神经网络误差项;

令α1通过所述非线性滤波器得α1d:α1d(0)=α1(0)

然后,对第i步跟踪误差zi求导,i=2~n‑1;

设计虚拟控制律αi和自适应律其中,ki,γi,Λi,ηi是正设计参数, 分别是θi,Wi,Ei的估计值,Wi表示第i步的神经网络的权值,Ei表示第i步的神经网络误差项;

令αi通过非线性滤波器得αid:αid(0)=αi(0) i=1,...,n‑1最后,对第n步跟踪误差zn求导:设计实际控制律u和自适应律

其中kn,γn,Λn,ηn,λ是正设计参数, 分别是θn,Wn,En,D的估计值,θn表示i=n时的θi,Wn表示第n步的神经网络的权值,En表示第n步的神经网络误差项。

6.根据权利要求1所述的一种死区非线性时滞系统的跟踪控制方法,其特征在于,利用所述不 等式对死 区干扰 项进行 缩放是 指:对于 死区干扰 项d ,d ≤D ,其中,zi为第i步跟踪误差,是对D的估计值。

7.根据权利要求6所述的一种死区非线性时滞系统的跟踪控制方法,其特征在于,利用所述不等式对神经网络误差项进行缩放是指:对于第i步神经网络误差项Ei,

8.根据权利要求7所述的一种死区非线性时滞系统的跟踪控制方法,其特征在于,利用所述不等式对非线性滤波器的未知项进行缩放是指:对于第i步非线性滤波器的未知项Mi,