[发明专利]未知执行器死区切换系统的有限时间指定性能控制算法

说明书

本发明公开了一种未知执行器死区切换系统的有限时间指定性能控制算法。通过引入一种新的有限时间性能函数(FTPF)，首次针对考虑的系统提出了有限时间指定性能控制(FTPPC)算法，包括如下步骤：首先考虑了一类切换非线性系统，采用具有自适应律的径向基(RBF)神经网络处理系统中含有的完全未知非线性函数，接着将共同的Lyapunov函数与自适应反步技术相结合，设计了有限时间自适应跟踪控制器。本发明首次针对切换系统提出了自适应有限时间跟踪控制器，同时考虑了含有未知非对称执行器死区，与现有的自适应有限时间控制器相比，本发明中有限时间可以任意选择，而且考虑了自适应有限时间跟踪问题，相比自适应有限时间稳定控制结果更为普遍。

技术领域

本发明涉及一类切换系统自适应神经网络控制算法，尤其涉及一类具有未知非对称执行器死区的非严格反馈切换非线性系统的自适应有限时间指定性能跟踪控制算法，具体为未知执行器死区切换系统的有限时间指定性能控制算法。

背景技术

切换系统作为一种典型的混杂系统，由于许多实际系统都可以用网络系统、机器人系统和摆系统等多模式系统来描述，近年来得到了广泛的关注。目前设计的分散自适应控制方法大部分基于无限时间稳定性的控制问题，虽然提出了一些自适应的神经模糊有限时间控制，但是所设计的控制方案需要满足匹配条件，使得控制器的设计变得复杂。

另一方面，死区特性是许多实际系统中经常遇到的非常常见的物理现象。迄今为止，对于具有死区非线性的切换非线性系统，关于自适应有限时间跟踪控制的研究还不多见。因此设计一套带执行器死区的切换非线性系统的自适应有限时间跟踪控制算法具有重要的现实意义和理论意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种未知执行器死区切换系统的有限时间指定性能控制算法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

未知执行器死区切换系统的有限时间指定性能控制算法，包括以下步骤：

步骤1，构建切换系统非线性模型，定义非对称死区线性问题；

步骤2，引入有限时间性能函数；

步骤3，定义系统误差函数；

步骤4，设计虚拟控制器、自适应律和实际控制器，验证所述控制算法。

优选地，步骤1中，所述切换系统非线性模型包括：

y＝x₁

其中，x＝[x₁,x₂,...,x_n]^T是系统状态，y∈R是系统输出，σ(t):[0,∞)→M＝{1,2,...,m}是切换信号，v_σ(t)是执行器的输出，i＝1,2,...,n和k∈M:g_i,k(·),f_i,k(·)是局部Lipschitz参数未知光滑非线性函数。

优选地，步骤1中，所述非对称死区线性问题定义为：

其中，m_rk,m_lk＞0是死区特征的左斜率和右斜率，b_rk,b_lk＞0是输入的非线性断点，v_k,u_k是执行器的输出和输入。

优选地，步骤2中，所述有限时间性能函数定义为：

其中设计参数T_f表示任意小的常数。