第３９卷 第１１期
２０１１年 １１月
华 中 科 技 大 学 学 报 （自 然 科 学 版）
Ｊ ．Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖ ．ｏｆ Ｓｃｉ ．＆ Ｔｅｃｈ ．（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ）
Ｖｏｌ ．３９ Ｎｏ ．１１
Ｎｏｖ ． ２０１１
收稿日期 ２０１１‐０３‐２９ ．
作者简介 蒋学程（１９７９‐） ，男 ，博士研究生 ，Ｅ‐ｍａｉｌ ：
ｊ
ｘｃ６０３＠
ｙ
ａｈｏｏ ．ｃｏｍ ．ｃｎ ．
基金项目 国家自然科学基金资助项目 （６１０７４００４） ．
一 类 ＳＩＳＯ 系 统 离 散 非 线 性 反 馈 内 模 组 合 控 制
蒋学程
１ ，２
彭侠夫
１
何栋炜
１
（１ 厦门大学信息科学与技术学院 ，福建 厦门 ３６１００５ ；
２ 闽江学院电子系 ，福建 福州 ３５０００１）
摘要 以非线性反馈控制器为第二控制器 ，提出了一种抗饱和离散非线性反馈内模组合控制 ．采用非线性反
馈控制器实现系统无超调 ，而内模控制器在满足系统鲁棒稳定条件下 ，设计较小的阻尼率 ，确保响应快速性和
无静差 ．详细讨论了存在输入受限情况下该组合控制在吸引域内的稳定性 ，以及降阶输出非线性反馈内模组
合控制律在吸引域内的稳定条件 ．仿真实例表明该新型组合控制方法除了能够无静差跟踪参考输入外 ，还具
有良好的动态性能 ．
关键词 组合非线性反馈 ；内模控制 ；模型失配 ；稳定性 ；降价观测器
中图分类号 ＴＰ２０２ 文献标志码 Ａ 文章编号 １６７１‐４５１２（２０１１）１１‐００７５‐０５
Ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｉｔｈ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｅｅｄｂａｃｋ ａｎｄ
ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ａ ｃｌａｓｓ ｏｆ ＳＩＳＯ ｓｙｓｔｅｍｓ
Ｊｉａｎ
ｇ
Ｘ ｕｅｃｈｅｎ
ｇ
１ ，２
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１
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１
（１ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ，Ｘｉａｍｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ，Ｘｉａｍｅｎ ３６１００５ ，Ｆｕｊｉａｎ Ｃｈｉｎａ ；
２ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｉｎｊｉａｎｇ ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０００１ ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔａｋｉｎｇ ａ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｓ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ，ａ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｅｅｄｂａｃｋ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｔｈｅｏｒｙ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ′ｓ ｎｏｎ‐ｏｖｅｒ‐
ｓｈｏｏｔ ．Ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｃａｎ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｍａｌｌ ｄａｍｐｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｗｉｔｈ ｎｏ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｅｒｒｏｒ ａｎｄ ｒａｐｉｄ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｎ ｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｒｏｂｕｓｔ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ．Ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅｄ‐
ｏｒｄｅｒ ｏｕｔｐｕｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｌｉｎｅａｒ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ ｉｎｐｕｔ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｄｅｄｕｃｔｅｄ ｒｅ‐
ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ．Ｆｉｎａｌｌｙ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ，ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｔｈａｔ ｅｘｃｅｐｔ ｆｏｒ ｎｏ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｅｒ‐
ｒｏｒ ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ｈａｖｅ ａｎ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｅｅｄｂａｃｋ （ＣＮＦ） ；ｉｎｔｅｒｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ；ｍｏｄｅｌ ｍｉｓｍａｔｃｈ ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ；
ｒｅｄｕｃｅｄ ｏｒｄｅｒ ｏｂｓｅｒｖｅｒ
内模控制能明确地反映控制器所调节参数与
系统闭环响应及鲁棒性的关系 ．但实际应用中存
在被控对象输入幅值受限 、模型与对象失配和基
于 Ｓ 域模型设计的控制器离散时产生的偏差 ，使
原本无超调的连续内模控制产生超调较大及动态
性能变差等问题 ．针对输入受限 ，文献［１‐２］通过
增加抗输入受限补偿控制器 ，使得控制器在出现
饱和现象的状态与对象输入状态一致 ，仍存在较
大输出超调 ．而内模控制器离散化问题 ，一般通过
对连续对象系统在线辨识离散数学模型 ，以该离
散模型设计自适应离散内模控制器
［３］
，文献［４］针
对非线性不确定系统通过动态补偿模型逆 ，以提
高内模控制的效果 ．而组合非线性反馈（ＣＮＦ）控
制由线性反馈控制和非线性反馈控制组合而成 ，
是一种非线性设计方法 ，当系统响应输出逼近参
考输入时 ，依赖于系统状态的 ＣＮＦ 能增大阻尼系
数避免超调
［５‐６］
．文献［７‐８］详细比较和分析了系
统在不同非线性函数下的动态响应性能 ，并给出
了动态响应最优非线性函数 ．因此可将 ２ 种控制
方法相组合 ，以系统状态的非线性反馈控制器为
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