Prescribed performance control for uncertain underactuated systems via constraint‐following with application to a PVTOL aircraft

欠驱动 控制理论(社会学) 约束(计算机辅助设计) 计算机科学 有界函数 数学证明 伺服 自适应控制 数学优化 控制(管理) 数学 人工智能 几何学 数学分析
作者
Yuan Liu,Ye‐Hwa Chen,Dejie Yu,Hui Yin
出处
期刊:International Journal of Adaptive Control and Signal Processing [Wiley]
卷期号:37 (11): 2835-2856
标识
DOI:10.1002/acs.3664
摘要

Summary Guaranteeing prescribed transient and steady state performance (TSSP) for mechanical systems is of great significance to their motion control, motivating the prescribed performance control (PPC). This study investigates the PPC for uncertain underactuated systems. We consider time‐varying (possibly fast), bounded uncertainty including large mismatched portions, however the bound is unknown. The control design is implemented via constraint‐following, that is, rendering the system to follow a series of servo constraints. We hence impose the prescribed TSSP on the constraint‐following error. An approximation‐free adaptive robust PPC based on a state transformation technique is designed, achieving approximate constraint‐following and guaranteeing the prescribed TSSP to be satisfied. It employs an adaptive law to online estimate the unknown bounds for uncertainty compensation. It does not assume sufficiently small mismatched uncertainties, hence admitting large mismatched uncertainties. The stability of the controlled underactuated systems is sustained by rigorous proofs. By the proposed approach, the PPC of a planar vertical take‐off and landing aircraft is explored, which also illustrates the effectiveness of the approach.
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