神经自适应控制:应对未知MIMO系统与传感器故障的不确定目标跟踪

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"这篇研究论文探讨了在传感器故障情况下,如何使用间接神经自适应控制方法来处理未知的多输入多输出(MIMO)系统,以跟踪不确定目标。文章着重解决了在系统动态不确定和传感器出现故障的复杂环境下,如何设计控制器使系统能够紧密跟踪目标运动轨迹的问题。" 这篇发表在《Automatica》77(2017)103–111期的研究论文,由Song Yongduan、Zhang Beibei和Zhao Kai三位作者共同完成,来自中国重庆大学自动化学院。论文主要关注的是一个具有挑战性的控制问题:在未知动态特性和传感器故障的条件下,如何设计控制器使未知的MIMO系统能够精确地跟踪不确定轨迹的目标。 作者提出了一种间接的神经网络自适应控制策略,即使在传感器发生故障的情况下,也能确保不确定非线性系统的动态行为能紧密跟踪移动目标。他们建立了一个分析模型,该模型允许估计和补偿由于系统不确定性及传感器故障导致的动态变化。这种方法的关键在于,它能够处理系统模型的未知部分,同时还能应对传感器可能发生的故障情况。 论文中引入了两个重要的概念:均匀最终有界性(UUB)和屏障李雅普诺夫函数(BLF)。UUB表示控制系统能够在有限时间内达到并保持在一个边界内,即使在存在不确定性的情况下也能保证系统的稳定性。而BLF则是一种特殊的李雅普诺夫函数,用于确保系统的安全性,防止系统状态进入某些禁止区域,例如当传感器出现故障时。 通过使用神经网络作为非线性函数的逼近器,该策略能够在线学习和校正系统模型的未知部分,从而提高跟踪性能。同时,为了应对传感器故障,设计的控制器还包含了故障诊断和隔离机制,以减少故障对系统跟踪能力的影响。 这篇研究论文为解决复杂环境中未知MIMO系统的跟踪控制问题提供了新的思路,特别是在面对不确定性动态和传感器故障时,提出的间接神经自适应控制策略有望在实际工程应用中发挥重要作用,提高系统在恶劣条件下的稳定性和可靠性。