非仿射非线性系统鲁棒Backstepping控制：理论与仿真实证

本文主要探讨了一种基于Backstepping的鲁棒控制策略，针对一类不确定的非仿射非线性系统进行跟踪控制问题的研究。非仿射非线性系统是指系统模型中的输入-输出关系不是简单的线性函数，而是包含非线性项，这类系统的控制设计通常具有更高的复杂性和挑战性。 Backstepping是一种经典的逆向设计方法，它通过逐级构造控制器来解决非线性控制问题，通过将复杂的系统分解成更小、更易于处理的部分，逐步逼近线性系统的控制策略。在本文中，为了克服不确定性和非仿射性带来的困难，作者提出了一种全局适用的非仿射非线性近似方法，该方法允许对复杂的非线性函数进行有效的局部线性化，以便设计控制器。 关键步骤包括： 1. **非仿射非线性近似**：作者首先构建了一种全局近似方法，使得原本复杂的非仿射系统能够在设计过程中被简化，便于后续的控制理论应用。 2. **非线性微分器设计**：为了估计复合干扰和获取虚拟信号的微分，设计了一个快速收敛的非线性微分器，这在鲁棒控制中至关重要，因为它能帮助控制器补偿外部扰动和内部动态误差。 3. **鲁棒和阻尼项引入**：在控制器设计中，鲁棒项被用来减小逼近误差，确保系统在存在不确定性时仍能保持稳定和性能；阻尼项则用于削弱近似方法中动态误差对跟踪性能的影响，提高系统的稳定性。 4. **仿真验证**：最后，通过仿真实验验证了这种控制策略的有效性和实用性。实验结果表明，即使在存在不确定性和非仿射性的复杂系统中，提出的鲁棒Backstepping控制策略也能实现良好的跟踪性能，并且具有较强的鲁棒性，能够抵抗外部干扰。 本文的工作对不确定非仿射非线性系统的控制设计提供了一种有效的方法，展示了Backstepping技术在处理这类复杂系统中的优势，对于提高系统性能和鲁棒性具有重要意义。研究结果可以应用于工业自动化、航空航天等领域的控制系统设计中，具有较高的实际应用价值。