1、近年來，自適應控制得到了廣泛的研究，它不僅豐富了控制理論的研究，也促進了控制工程應用的發(fā)展。自適應控制的主要思想是，根據(jù)系統(tǒng)的測量信號在線的估計出被控對象的位置參數(shù)，然后利用這些估計的參數(shù)來計算控制輸入，同時不斷地修正對這些參數(shù)進行調(diào)整。自適應控制理論成功發(fā)展的主要原因是它能有效地估計出控制參數(shù)，即使在時變得條件下?？刂茀?shù)的估計不僅可以實時在線的進行在系統(tǒng)運行的過程中，也可以進行離線估計。另一方面，一種新穎的控制器設計方法“反步法”也

2、引起了眾多研究者的關注，它引入了一種逐步設計自適應控制器的過程。反步法，是基于Lyapunov理論的一種遞歸設計方案，該方法的基本設計思路是將復雜的級聯(lián)系統(tǒng)或者非線性系統(tǒng)分解成小于系統(tǒng)階次的若干子系統(tǒng)，然后逐步為每個子系統(tǒng)通過 Lyapunov理論設計中間虛擬控制律，繼而設計保證整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性的最終控制律。針對存在不確定性參數(shù)的系統(tǒng)，自適應控制可以保證閉環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)的有界和漸近穩(wěn)定，由此自適應反步法是對含有參數(shù)不確定性的非線性系統(tǒng)進

3、行設計的有效方法。此外，近年來出現(xiàn)了另一種新穎的控制方法，來解決高階反步法中可能出現(xiàn)的“爆炸式增長”的現(xiàn)象。這就是動態(tài)面控制技術，它實在反步法的基礎上發(fā)展起來的，它的提出就是為了解決傳統(tǒng)反步法設計時候的計算復雜性的問題。但是它只能保證系統(tǒng)的半全局穩(wěn)定性，然后反步法可以保證系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性能。
　　通常情況下，產(chǎn)生了三種非線性的控制輸入信號，即是由于電機磁場或者齒輪結(jié)構(gòu)中存在滯后，由于能量限制或者性能限制產(chǎn)生的控制輸入飽和，和控制輸

4、入信號中產(chǎn)生死區(qū)現(xiàn)象。這些非線性特性影響控制輸入信號甚至整個控制系統(tǒng)，從而可能會導致整個非線性系統(tǒng)的性能下降或者不穩(wěn)定甚至更大災難性的影響。因此，我們需要采用不同的有效的方式來設計非線性控制方案，使得這些非線性特性對系統(tǒng)的影響最小。本文旨在考慮處理受輸入非線性和外部擾動影響的非線性系統(tǒng)的魯棒自適應控制系統(tǒng)。本文中所討論的“非線性”，包括反彈、死區(qū)以及輸入飽和。除此之外，還研究了一種同時融合了死區(qū)和輸入飽和特點的新型非線性。
　　控

5、制系統(tǒng)的實現(xiàn)需要各種執(zhí)行器和傳感器。執(zhí)行器通常是用于生成控制力矩，而傳感器通常用于測量狀態(tài)變量和一些必要的系統(tǒng)控制信號。這些設備的物理特性致使這將會導致或者引入一些非期望的控制性能影響，比如系統(tǒng)的外部噪聲、時間延遲、輸入非線性、擾動等等。因此，我們也需要進一步重視這些不確定性對系統(tǒng)性能的影響，研究一類更具有魯棒性能的控制方案。
　　本文主要在現(xiàn)有的研究基礎上，針對不同控制輸入條件設計了幾類新穎的魯棒控制器。首先，簡要介紹了這些非線

6、性特性，然后介紹了一些關于基本設計的簡單介紹工具，例如反步法、自適應反步法和動態(tài)面控制方法。
　　其次，針對一類考慮輸入反彈的單輸入單輸出的不確定非線性系統(tǒng)，設計了自適應反步控制器。該控制器的設計考慮到了一種包括連續(xù)時間反彈逆模型，它改善了當代控制器的性能以及剖面的對比，并且為控制工程師提供了靈活性，可以在控制設計中選擇被低估的反彈間距，然而其它的控制方法相比較為繁瑣，并需要試湊控制器參數(shù)。仿真結(jié)果表明了控制設計方案的有效性，保證

7、了系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性以及期望的跟蹤性能。
　　此外，針對航天器姿態(tài)跟蹤控制問題，設計了一類新穎的動態(tài)表面控制器，并同時考慮一種綜合死區(qū)和輸入飽和的新穎的非線性特性。這種類型的控制方案在每個設計步驟中引入了一階數(shù)值微分，解決了“爆炸式增長”的現(xiàn)象。并通過利用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論對控制器的設計過程進行了一個詳細的穩(wěn)定性分析?？刂品桨复_保了航天器姿態(tài)跟蹤控制系統(tǒng)得了半全局最終一致有界穩(wěn)定性，同時使用合適的設計參數(shù)可以在任何情況取得最低限度

8、所需的瞬態(tài)性能。最后，數(shù)字仿真結(jié)果驗證了所設計的姿態(tài)跟蹤控制方案的有效性和可行性。
　　在航天器的姿態(tài)跟蹤控制系統(tǒng)中，涉及到了多種執(zhí)行器和傳感器，而且這些設備由于物體性能的約束通常都會存在一些非線性特性，進而影響或者限制了整個系統(tǒng)的控制系統(tǒng)甚至姿態(tài)跟蹤系統(tǒng)的精確性和穩(wěn)定性。因此，我們需要把這些非線性特性或者外部擾動顯式的考慮在控制系統(tǒng)的設計過程中，來尋求合適的控制器以保證系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定度。針對一類采用修正的羅德里格參數(shù)表示的航