自适应动态面控制理论与应用研究

This research aims to explore some schemes to deal with the problems existing in adaptive dynamic surface control (DSC). That is, 1) fuzzy logic system (FLS)or neural network (NN) based output-feedback dynamic surface control is proposed for strict-feedback or pure-feedback systems when only output signal is available for measurement; 2) by constructing a novel Lyapunov function and designing virtual control signals and final control law in design procedure,global stability of the closed-loop system is achieved; 3)by establishing a novel FLS or NN based approximation theorem, which is used to deal with piecewise continuous functions such as unknown dead zone, friction and relay characteristic and so on,the proposed DSC scheme can work without extra assumptions on these piecewise continuous functions; 4) by seperating the first virtual control signal from the high frequency gain (HFG), it enables us to estimate the HFG directly. As a result, the traditional Nussbaum function approach is abandoned; 5) by properly choosing the initial value of Lyapunov function, the values of design parameters in DSC design procedure can be determined; 6) instead of using the mean value theorem, a novel DSC scheme is proposed for completely non-affine pure-feedback systems. Owing to the abandont of the mean value theorem, the unknown control directions and singularity problem is circumvented. Thus, the proposed scheme is more applicable..Besides, more efforts will be made to extend these schemes to practical engineering, such as robot control, severomechanism control, motor control, grinding force control and so on.

拟就当前自适应动态面控制理论中的几个关键问题进行研究，如具有代表性的严格反馈系统和纯反馈系统的输出反馈自适应动态面控制设计问题、全局稳定性的自适应动态面控制方案设计问题、对带有未知死区、摩擦、继电特性等非线性环节的系统进行低保守性自适应动态面控制方案设计问题、系统控制方向完全未知时的自适应动态面控制方案设计问题、如何确定系统设计参数大小的问题、完全非仿射纯反馈系统的自适应动态面控制方案设计问题等。同时对动态面控制方法进行实际工程应用方面的探讨与研究。

本项目就当前自适应动态面控制理论中的几个关键问题进行研究，如具有代表性的严格反馈系统和纯反馈系统的输出反馈自适应动态面控制设计、系统控制方向完全未知时的自适应动态面控制方案设计、带有延时特性系统的自适应动态面控制方案设计、提高和改进自适应动态面控制系统稳定性方案设计等，同时，进行工程应用方面的探讨与研究。. 在项目资助下，发表了4篇论文（3篇SCI检索，1篇EI）。另外，还有三篇论文投往国际期刊（SCI源）在审，1篇条件接收，2篇在审。联合指导硕士研究生1名，指导若干本科生完成毕业设计。. 为深入进行项目研究，在本项目资助下，2013年进入澳门大学科技学院博士后工作站，与李杨民教授合作，共同进行自适应动态面在机械工程领域里的研究与探索。 先后完成了输出反馈自适应动态面控制算法及柔性机械臂进行了自适应动态面控制算法的研究。目前，仍与澳门大学开展合作，针对四旋翼无人机系统进行自适应动态面控制算法的研究。. 同时，与国内知名高校学者进行交流合作，共同完成了存在延时环节系统的动态面控制算法的研究。目前，基于之前研究成果，正进行补偿系统带有死区、继电特性等环节的自适应动态面控制算法的研究。. 在项目执行期间，严格按照申报书内容及所列方向进行研究，虽已取得了一些成果，但仍然有许多工作要在后续继续开展，如继续深化算法的工程应用、全局稳定性研究等。力争在后续研究中，完善自适应动态面控制理论与应用的研究。