第 25 卷第 1 期
2008 年 2 月
控制理论与应用
Control Theory & Applications
Vol. 25 No. 1
Feb. 2008
非非非一一一致致致目目目标标标跟跟跟踪踪踪的的的混混混合合合自自自适适适应应应迭迭迭代代代学学学习习习控控控制制制
李俊民, 孙云平, 刘赟
(西安电子科技大学 理学院, 陕西 西安 710071)
摘要: 针对一类含有时变和时不变参数的高阶非线性系统, 结合Backstepping方法, 提出了一种新的自适应迭代
学习控制方法, 该方法由微分-差分型自适应率和学习控制率组成, 保证对非一致目标的跟踪误差平方在一个有限
区间上的积分渐近收敛于零, 克服了传统的迭代学习控制(ILC)对目标轨线限制, 可以跟踪非一致目标轨线. 通过构
造复合能量函数, 给出了闭环系统收敛的一个充分条件, 仿真结果说明了该方法的有效性和可行性.
关键词: 自适应迭代学习控制; Backstepping; 非一致目标跟踪; 混合型的参数非线性系统; 复合能量函数
中图分类号: TP273 文献标识码:A
Hybrid adaptive iterative learning control of
non-uniform trajectory tracking
LI Jun-min, SUN Yun-ping, LIU Yun
(School of Science, Xidian University, Xi’an Shaanxi 710071, China)
Abstract: A novel adaptive iterative learning control approach is proposed for a class of hybrid parametric nonlinear
systems by means of Backstepping method. The approach consists of a differential-deference type updating law and a
learning control law for handling the non-uniform trajectory tracking problem. It avoids the restrictions on the tracking
trajectory in the traditional ILC. A sufficient condition for tracking error to converge to zero in the mean-square sense
on the finite interval is also given by constructing a novel composite energy function. A simulation example shows the
feasibility and effectiveness of the approach.
Key words: adaptive iterative learning control; Backstepping; non-uniform trajectory tracking; hybrid parametric non-
linear systems; composite energy function
文文文章章章编编编号号号: 1000-8152(2008)01-0100-05
1 引引引言言言(Introduction)
迭代学习控制是一种能有效地处理重复跟踪控
制问题或周期性干扰抑制问题的新型控制方法
[1~4]
,
在现有的文献中, 要求目标轨迹在所有的迭代中是
不变的, 对于复杂目标轨线(如沿迭代域可变目标轨
线)现有的方法均无法解决. 非一致目标轨线可看
作系统的某种不确定时变参数, 因此研究不确定性
时变参数化系统的迭代学习控制成为关键问题. 文
献[5]提出了D型,PD型和PID型学习算法, 解决了跟
踪轨线在迭代域上慢时变的情况, 而文献[6]提出了
新的迭代学习方法, 其控制律是由反馈项和学习项
组成, 引进了Lyapunov函数, 对于一阶混合参数不确
定性系统解决非一致目标跟踪控制问题.
众所周知, 自适应控制可以有效地处理系统含
有常值参数的不确定性
[10]
, 对含有时变参数的不确
定性系统, 实施自适应控制还是一个公开的难题
[11]
.
文献[7]利用Lyapunov理论给出了一种自适应迭代
学习控制方法, 该方法只适合对某类相似可变轨迹
的跟踪, 文献[8]基于神经网络对未知非线性系统提
出了自适应迭代学习控制策略, 允许系统的结构有
大的变化, 而对轨迹变化要求较强. 文献[12]对不确
定机械手系统给出了一种无需初始状态重置的自适
应重复学习控制算法, 对时变干扰和时不变线性参
数化动态系统, 分别设计离散饱和型和微分型自适
应率, 利用Lyapunov稳定性定理证明了机械手位移
和角速度都精确跟踪上目标轨线, 但该方法假设目
标轨线首尾值是相同的. 文献[13]针对状态难以直
接测量的一类不确定非线性系统,当任意两次迭代
的目标轨迹完全不同时, 基于状态观测器进行相应
的迭代学习控制设计, 可实现在给定区间上对变轨
迹的跟踪误差渐近收敛至零.
本文研究高阶非线性时变不确定系统的非一致
收稿日期: 2005- 07-07; 收修改稿日期: 2007- 04-25.
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(60374015).