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[發(fā)明專利]一種三階嚴(yán)反饋混沌軌跡跟蹤方法有效

專利信息
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
【權(quán)利要求書(shū)】:

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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