引用本文:李爽,周超,王芳.约束非线性系统的固定时间滤波反步控制[J].控制理论与应用,2026,43(2):404~412.[点击复制]
LI Shuang,ZHOU Chao,WANG Fang.Fixed-time filtered backstepping control for a constrained nonlinear system[J].Control Theory & Applications,2026,43(2):404~412.[点击复制]
约束非线性系统的固定时间滤波反步控制
Fixed-time filtered backstepping control for a constrained nonlinear system
摘要点击 130  全文点击 20  投稿时间:2023-12-14  修订日期:2025-03-07
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DOI编号  10.7641/CTA.2024.30807
  2026,43(2):404-412
中文关键词  非线性系统  输出误差约束  预定性能函数  固定时间干扰观测器  固定时间控制  滤波器
英文关键词  nonlinear system  output error constraint  prescribed performance function  fixed-time disturbance observer  fixed-time control  filter
基金项目  河北省高等学校科学技术研究项目(ZD2022012), 中央引导地方科技发展资金项目(236Z1601G), 河北省自然科学基金项目(2021203028), 国家 自然科学基金项目(62073234)资助.
作者单位E-mail
李爽 燕山大学 理学院 1666018658@qq.com 
周超 河北农业大学 海洋学院  
王芳* 燕山大学 理学院 wangfang@ysu.edu.cn 
中文摘要
      针对一类带有输出误差约束和外界干扰的非线性系统, 结合固定时间干扰观测器, 本文设计滤波反步控制 策略. 首先, 设计预定性能函数, 处理输出误差约束问题. 其次, 利用固定时间滤波器和固定时间干扰观测器, 分别解 决反步控制的“计算爆炸”问题和外界干扰问题, 干扰估计误差在固定时间内收敛到零. 再次, 采用Lyapunov理论分 析闭环系统是固定时间稳定的, 且输出误差在预设时间内满足约束要求. 最后, 利通过比仿真验证控制策略的有效 性.
英文摘要
      Considering a class of nonlinear systems under output error constraints and external disturbances, a filtered backstepping control strategy is proposed by combining with a fixed-time disturbance observer. Firstly, the prescribed performance function is designed to solve the problem of output error constraint. Secondly, a fixed time filter and a fixed-time disturbance observer are designed to respectively tackle the “explosion of complexity” problem and the external disturbances problem, and to ensure that the disturbance estimation error converges to zero within a fixed time. The Lyapunov theory is utilized to analyze the fixed time stability of the closed-loop system, at the same time, the output error meets the constraint requirements in the preset time. Finally, comparative simulation is used to verify the effectiveness of the control strategy.