[發(fā)明專利]一種三階嚴(yán)反饋混沌軌跡跟蹤方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201811023796.7 | 申請(qǐng)日: | 2018-09-04 |
| 公開(kāi)(公告)號(hào): | CN109062054B | 公開(kāi)(公告)日: | 2021-06-01 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 趙海濱;劉沖;陸志國(guó);于清文;顏世玉 | 申請(qǐng)(專利權(quán))人: | 東北大學(xué) |
| 主分類號(hào): | G05B13/04 | 分類號(hào): | G05B13/04 |
| 代理公司: | 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109 | 代理人: | 劉曉嵐 |
| 地址: | 110819 遼寧*** | 國(guó)省代碼: | 遼寧;21 |
| 權(quán)利要求書(shū): | 查看更多 | 說(shuō)明書(shū): | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 三階嚴(yán) 反饋 混沌 軌跡 跟蹤 方法 | ||
1.一種三階嚴(yán)反饋混沌軌跡跟蹤方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟1:根據(jù)三階嚴(yán)反饋混沌系統(tǒng)的狀態(tài)方程和期望軌跡,建立軌跡跟蹤誤差系統(tǒng):
三階嚴(yán)反饋混沌系統(tǒng),狀態(tài)方程如下:
其中,x1,x2和x3為系統(tǒng)的狀態(tài)變量,x=[x1,x2,x3]T,fx(x,t)為連續(xù)函數(shù),t為時(shí)間;
帶有建模不確定和外部干擾信號(hào)的三階嚴(yán)反饋混沌系統(tǒng),狀態(tài)方程如下:
其中,Δf(x)為建模不確定,d(t)為外部干擾信號(hào),u為控制輸入,在式(2)中,建模不確定Δf(x)和外部干擾信號(hào)d(t)均有界,即:
其中,d1為建模不確定Δf(x)的上界,d2為外部干擾信號(hào)的上界,且d1≥0,d2≥0,d1和d2為未知參數(shù),采用自適應(yīng)率進(jìn)行估計(jì);
三階嚴(yán)反饋混沌系統(tǒng)的期望軌跡為xd,其中xd具有三階導(dǎo)數(shù),三階嚴(yán)反饋混沌系統(tǒng)狀態(tài)變量x1的期望軌跡為xd,狀態(tài)變量x2的期望軌跡為狀態(tài)變量x3的期望軌跡為三階嚴(yán)反饋混沌系統(tǒng)和期望軌跡的軌跡跟蹤誤差為e1=x1-xd,
根據(jù)式(2)的三階嚴(yán)反饋混沌系統(tǒng)和期望軌跡,建立軌跡跟蹤誤差系統(tǒng)為:
步驟2:設(shè)計(jì)非線性全局滑模面和自適應(yīng)指數(shù)趨近律;
所述非線性全局滑模面為:
s=e3+k1e2+k2e1-p(t) (5)
其中,k1>0,k2>0,p(t)是為了實(shí)現(xiàn)全局滑??刂圃O(shè)計(jì)的函數(shù),函數(shù)p(t)必須滿足下面的三個(gè)條件:
(1)p(0)=e3(0)+k1e2(0)+k2e1(0);
(2)當(dāng)t趨近∞時(shí),p(t)趨近0;
(3)p(t)具有一階導(dǎo)數(shù);
根據(jù)以上三個(gè)條件,將函數(shù)p(t)設(shè)計(jì)為:
p(t)=p(0)e-βt (6)
其中,β>0,對(duì)函數(shù)p(t)進(jìn)行求導(dǎo),可以得到
所述自適應(yīng)指數(shù)趨近律設(shè)計(jì)為:
其中,λ0為常數(shù),且λ0≥0,和分別為未知參數(shù)d1和d2的估計(jì)值,通過(guò)自適應(yīng)率得到;
步驟3:根據(jù)軌跡跟蹤誤差公式(4),非線性全局滑模面公式(5)和自適應(yīng)指數(shù)趨近律公式(8),設(shè)計(jì)自適應(yīng)全局滑??刂破鳎瑔我坏淖赃m應(yīng)全局滑模控制器對(duì)軌跡跟蹤誤差系統(tǒng)進(jìn)行控制,形成閉環(huán)系統(tǒng),該閉環(huán)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)三階嚴(yán)反饋混沌系統(tǒng)的軌跡跟蹤控制,對(duì)建模不確定和外部干擾信號(hào)具有魯棒性;
所述自適應(yīng)全局滑??刂破鞲鶕?jù)式(4)、式(5)和式(8)進(jìn)行設(shè)計(jì):
所述未知參數(shù)d1和d2的自適應(yīng)率為:
其中,μ1和μ2為常數(shù),且μ1>0,μ2>0,d10和d20分別為和的初始值,且d10>0,d20>0;
在式(9)的控制器中存在符號(hào)函數(shù)sgn(s),會(huì)使控制器不連續(xù),出現(xiàn)抖振現(xiàn)象,為了削弱抖振的影響,采用飽和函數(shù)sat(s)代替符號(hào)函數(shù)sgn(s),最終所述自適應(yīng)全局滑模控制器為:
其中,飽和函數(shù)sat(s)的表達(dá)式為其中,δ為常數(shù),且δ>0;
通過(guò)Lyapunov穩(wěn)定性理論對(duì)該閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行證明,其中,Lyapunov函數(shù)為
其中,s是公式(5)中定義的非線性全局滑模面,μ1和μ2為常數(shù),且μ1>0,μ2>0,和分別為通過(guò)自適應(yīng)率得到的未知參數(shù)d1和d2估計(jì)值。
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