[发明专利]一种基于非线性输出反馈系统的自适应一致性控制方法

权利要求书

1.一种基于非线性输出反馈系统的自适应一致性控制方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)根据多自主驾驶汽车的弹簧-质量-阻尼系统为具有未知参数以及未知增益的非线性输出反馈系统，建立状态空间模型；

(2)基于所述状态空间模型，由于多自主驾驶汽车的弹簧-质量-阻尼系统的相对阶未知，设计第i个子系统的滤波器；

(3)基于所述状态空间模型，由于控制增益未知，设计跟踪误差趋于零的Nussbaum增益；

(4)基于上述Nussbaum增益，设计多自主驾驶汽车的弹簧-质量-阻尼系统的相对阶为1时的自适应一致性调节控制器；

(5)根据相对阶为1时的自适应一致性调节控制器，结合backstepping方法和所述步骤(2)的滤波器以及Nussbaum增益，设计相对阶大于1时的自适应一致性调节控制器，实现多自主汽车对领航汽车的跟踪；

所述步骤(1)中，建立状态空间模型如下：

其中，为系统的状态向量，n_i表示子系统阶数，为已知的正整数，y_i，u_i∈R分别是系统的输出变量和第i个子系统控制器输入，是未知的非线性函数，是未知参数向量，若b_i，ρ≠0则多自主驾驶汽车的弹簧-质量-阻尼系统的相对阶为ρ，表示实数域的n_i维向量，R^m表示实数域上的m维向量；

所述步骤(2)中，设计第i个子系统的滤波器为：

多自主驾驶汽车的弹簧-质量-阻尼系统的相对阶ρ是未知的，其中，λ_j＞0，j＝1，···，ρ-1是设计的参数，则ξ_i＝[ξ_i，1...ξ_i，ρ-1]^T是第i个子系统的滤波器，u_i为设计的第i个子系统控制器输入；

所述步骤(3)中，设计的跟踪误差趋于零的Nussbaum增益为：

其中，为所设计的Nussbaum增益，满足性质，k表示函数的变量，为跟时间t有关的函数；

若满足其中r(t)是一个有界函数，V(t)是一个正定函数，为设计的李雅普诺夫函数，s_i为对函数左右两边进行积分时的辅助变量，Nussbaum增益的变量k_i(t)是一个连续函数且k_i(0)＝0，利用上述Nussbaum增益的性质得到函数V(t)和变量k_i(t)的有界性；

所述步骤(4)中，相对阶为1时的自适应一致性调节控制器为：

其中，u_i为第i个子系统的控制输入，k_i(0)＝0，k_i为Nussbaum增益的变量，为在步骤(3)中设计的Nussbaum增益，γ是一个设计的正常数， 且其中，c₁≥2是设计的正常数，未知参数θ_i的自适应律为：θ_i是由φ(y_i)中的未知参数和未知控制增益b_i构成的未知参数向量，ζ_i为定义的智能体间的一致性跟踪误差，系统网络连接的拉普拉斯矩阵分块为：L＝其中，q_ij＝l_ij，Q＝[q_ij]∈R^N×N，L_0c＝[l_0j]∈R^1×N，i，j＝1，...，N，e_j为定义的跟踪误差，e_i＝y_i-y₀，i＝1，···，N，y₀为根节点的状态并作为领航者的状态信息；

所述步骤(5)中，相对阶大于1时的自适应一致性调节控制器为：

其中，未知参数的自适应率如下：

其中，ξ_i，ρ-1为基于滤波器和backstepping方法设计的第ρ-1步中的控制器，是未知控制增益b_i，ρ的估计值，估计误差且滤波误差为设计的正常数，根据设计的滤波器得的动态为ζ_i为步骤(5)中定义的一致性跟踪误差。