Adaptive Prescribed Performance Control for State Constrained Stochastic Nonlinear Systems with Unknown Control Direction: A Novel Network-Based Approach

2024年2月1日·
韩玉群
韩玉群
李娜
李娜
,
Dongmei Wang
,
Yafeng Zhou
Corresponding
朱善良
朱善良
Corresponding
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Image credit: Yuqun Han
摘要
In this paper, the tracking control problem of the state constrained stochastic nonlinear systems with unknown control direction is studied, and a novel adaptive prescribed performance control (PPC) approach is developed with the help of the multi-dimensional Taylor network (MTN). Firstly, a performance function is introduced into the first step of backstepping to ensure transient performance under state constraints. Secondly, the tangent time-varying barrier Lyapunov functions (tan-TVBLFs) are constructed to prevent all states from violating the given time-varying boundary. Thirdly, the MTNs are employed to estimate the unknown nonlinearity in the process of controller design, and a new adaptive PPC strategy is designed. Then, the Lyapunov stability theorem is used to prove that the closed-loop system is semi-global uniformly ultimately bounded (SGUUB) in probability, and the tracking error can be kept in an adjustable small neighborhood of the origin. Finally, the effectiveness of the proposed scheme is verified by the simulation of a numerical example and an actual control system.
类型
出版物
Neural Computing and Applications
publications
韩玉群
Authors
讲师
博士,讲师,硕士生导师,2018年9月毕业于东南大学控制理论与控制工程专业,获工学博士学位。主要研究方向为非线性系统分析与综合、智能控制、容错控制、神经网络控制等。主持山东省自然科学基金青年项目1项,复杂工程系统测量与控制教育部重点实验室开放课题1项。指导学生参加全国大学生数学建模竞赛、中国研究生数学建模竞赛等各类竞赛获国家一等奖1项、国家二等奖3项、国家三等奖1项、山东省一等奖12项、山东省二等奖6项、山东省三等奖2项。目前是青岛市人工智能海洋技术创新中心、青岛科技大学数学与交叉科学研究院和数理学院智能控制与机器视觉技术研究中心核心成员。
李娜
Authors
2020级数学硕士研究生
青岛科技大学数学专业硕士,东华大学控制科学与工程专业博士研究生,主要研究方向为随机非线性系统、容错控制。
朱善良
Authors
正教授
博士,教授,硕士生导师,人工智能技术海洋场景化应用山东省工程研究中心副主任,青岛市人工智能海洋技术创新中心副主任,青岛科技大学数学与交叉研究院副院长。山东赛区数学建模竞赛专家组成员、山东省数学会理事、山东省应用统计学会理事、人工智能海洋学专业委员会委员。近年来,主持或参与国家自然科学基金、省自然基金、省教改项目等各类教学科研项目20多项,在国内外期刊发表学术论文80余篇,其中被SCI、EI检索70余篇,参编教材1部。指导学生参加全国大学生数学建模竞赛、中国研究生数学建模竞赛、美国大学生数学建模竞赛等各类竞赛获国家一等奖9项、国家二等奖29项、国家三等奖13项、山东省一等奖37项、山东省二等奖12项、山东省三等奖7项。指导本科生参加国家大学生创新计划项目4项。