经过长时间的理论研究基础和实践的考验，无模型控制技术已经在不断普及 和广泛应用中，在化工、电力、高效厌氧系统的生物智能控制、可变速风机的功 率控制、四旋翼飞行器等领域都有优越的应用效果。我们对此类基于时间延时估 计的无模型自适应控制器进行更深入的理论与数值仿真研究，对其算法、鲁棒性 和对不确定性扰动的控制能力等综合控制性能进行分析和把握，具有较为重要的 理论价值与现实意义，在未来工业控制方法的发展中会有良好的应用前景和较高 的经济效益。

1。2 研究现状

1。2。1 国外无模型自适应控制器发展

1。2。2 国内无模型自适应控制器发展

1。2。3 研究现状总结

1。3 论文组织安排

第一章，简要介绍了本论文基于时延估计的无模型自适应控制器研究的国内外研究背景、现状及应用前景。 第二章，对所研究的含未知动态的非线性系统进行描述，针对仿射非线性系

统定义及其结构特点进行介绍和分析，接着对于非线性系统的传统输入输出线性 化过程进行讨论，发现这类线性化方法是存在局限性的。

第三章，对时延估计控制方法进行了简要的介绍。首先引入了对未知系统的 时延估计方法，而后对基于时延估计的反馈控制器及其稳定性进行了分析和总 结。

第四章，基于上述对非线性仿射系统结构的理解以及对时延估计控制性能的 把握，首先从普遍使用的 PID 控制器出发，其控制律简单，容易理解和进行分析 比较。接着引出具有较强抗干扰性能的无模型智能 PID 控制器设计方法，并把时 延估计与智能 PID 控制进行结合，提出一种基于时延估计的无模型自适应控制器

（TDE-iPIDs)。从控制器设计以及稳定性分析的角度进行研究，发现其控制律简 易、轨迹跟踪性能好、控制参数易于调节等优越性。

第五章，首先引出了一类包含库伦摩擦、粘性摩擦和 Stribeck 摩擦的小车系 统模型，并且在其简易控制模型的基础上，我们利用 MATLAB/Simulink 软件搭 建仿真模型，对比传统 PID 控制器与基于时延估计的无模型控制器（TDE-iPIDs） 的控制效果，并从理想情况和不确定性情况两方面进行对比仿真，验证了 TDE-iPIDs 的优良的轨迹跟踪性能和抗干扰性能。

第六章，从无模型控制器的理论发展到仿真研究总结了本论文的研究工作， 以此为基础，对于论文中存在的问题以及未来发展的广阔的前景，对未来工作进 行了展望。

2 含未知动态的非线性系统介绍

现行工程应用中大部分系统都具有非线性系统性质，非线性系统简单地来说 是输出与其输入不成正比的系统，在此类系统中叠加原理不再成立。非线性系统 在运动形式上并不是完全的平滑运动，无法用性能优良的函数关系来表达，在某 些关节点上非线性系统参数的微小变动可能会引起运动形式的定性改变。

非线性概念能够对被控系统的状态作出准确描述，一定程度上能够提升控制 效果。对非线性控制系统的研究一直以来都是控制领域进行重点探讨和研究的热 点之一，具有十分重要的现实意义。

2。1 仿射非线性系统定义

以下是在控制系统中定义的非线性仿射系统方程 系统的输入信号，

h : n  m ，f，h 关于 x 是非线性的并且是可微的。

本论文的控制目标是实现一个可行的轨迹跟踪控制器，它可以确保下式定义 的轨迹跟踪误差趋于 0

其中 cy (t) 是所需的输出参考并且是可微分的。记

2。2 传统输入输出线性化