非线性控制2.1——渐近跟踪问题

非线性控制2.1——渐近跟踪问题

1. 渐近跟踪基本概念

对于给定的某一连续信号,控制输出满足下述条件:

称上述问题为渐近跟踪问题。

跟踪问题与镇定问题的区别:跟踪问题相比于镇定问题要求更为严格,镇定问题只需确保系统状态稳定在某个区域或者某个点,而跟踪问题在稳定的前提下,还需要系统的实际输出跟随期望输出,即两者之间的误差趋于零。因此,在解决跟踪问题时,需要将期望的输出或者状态量考虑在内,构造一个增广系统,确保增广系统渐近稳定,则可实现期望输出或者期望状态的跟随。

2. 重要定理

如果是增广系统

的一个状态反馈镇定率,则在干扰d为定常的条件下,系统

可在控制率

的作用下实现其输出对于输入信号的渐近跟踪。

3. 实例仿真

3.1 系统方程

给定受控系统为

其中,参考信号和干扰信号和均为正弦信号,要求设计系统的渐近跟随控制器。

3.2 控制器设计

1. 主函数(main.m)

clc

clear all

close all

x0 = [1;0;0.5];

[t,x] = ode45(@gsq,[0,10],x0);

yr = sin(t);

figure;

plot(t,x(:,1),'r-'); % y的实际输出值

hold on;

plot(t,yr,'b-'); % y的期望值

xlabel('时间/s'); ylabel('期望输入与跟随输出');

2. 跟随控制器(gsq.m)

function dx = gsq(t,x)

yr = sin(t); % 期望输出

d1 = sin(t); d2 = cos(t); % 扰动信号

y = x(1); % 输出方程

e = y - yr; % 输出误差

%u = Kx*x + Ky*e;

u = -4*x(1)-5*x(2)-4*e; % 控制输入

dx(1) = x(2) + d1; % 系统方程

dx(2) = -2*x(1)+x(2)+u+d2;

dx(3) = x(1) - yr; % ye 输出误差

dx = dx';

end

3.3 仿真结果分析

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