非線性時(shí)滯系統(tǒng)模糊控制的研究

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1、查些查蘭堡主堂堡壘查塑蘭非線性時(shí)滯系統(tǒng)模糊控制的研究摘要在工程實(shí)踐中，時(shí)滯現(xiàn)象是普遍存在的。例如，化工過程、生物系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)等都存在時(shí)滯現(xiàn)象。與非時(shí)滯系統(tǒng)比較，時(shí)滯通常是引起系統(tǒng)不穩(wěn)定與振動(dòng)的原因。因此對(duì)時(shí)滯系統(tǒng)加以專門的研究就顯得非常的必要，并且具有相當(dāng)重大的意義?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)、控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展為不確定時(shí)滯系統(tǒng)的研究提供了強(qiáng)有力的工具。近年來，作為控制理論研究熱點(diǎn)之一的非線性系統(tǒng)控制理論得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，尤其是微分幾何方法的引入，使得非線性系統(tǒng)控制理論得到了很大的飛躍。但作為更一般的問題，也是更復(fù)雜的問題，非線性時(shí)滯系統(tǒng)控制的研究還沒有得到應(yīng)有的重視。近年來，由于模糊系統(tǒng)理論不

2、需要精確的數(shù)學(xué)模型并且可以有效地利用專家知識(shí)，從而成功地應(yīng)用于許多控制問題中。另外模糊控制技術(shù)具有控制器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，適用于許多非線性系統(tǒng)并且具有魯棒性強(qiáng)等特點(diǎn)，20世紀(jì)80年代以來在控制理論和工程實(shí)踐方面獲得了巨大的發(fā)展。本課題主要研究基于模糊控制方法的非線性時(shí)滯系統(tǒng)魯棒控制。本文的主要工作概括如下：研究了一類不確定時(shí)滯系統(tǒng)基于模糊T-S模型的魯棒控制及其穩(wěn)定性分析。應(yīng)用不確定模糊T-S模型對(duì)一類非線性不確定系統(tǒng)進(jìn)行逼近，在此基礎(chǔ)上研究模糊狀態(tài)反饋、模糊魯棒觀測(cè)器的設(shè)計(jì)和基于觀測(cè)器的狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì)問題?；舅枷胧牵喊颜麄€(gè)狀態(tài)空間劃分成，1個(gè)模糊子空間，在每個(gè)模糊子空間，用不確定模糊T-S

3、模型表示局部線性不確定系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)局部線性不確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)局部魯捧觀測(cè)器和狀態(tài)反饋控制器?？偟聂敯粲^測(cè)器和反饋控制器增益分別是各個(gè)局部子系統(tǒng)觀測(cè)器和狀態(tài)反饋控制增益的加權(quán)和。針對(duì)一類單輸入單輸出不確定非線性系統(tǒng)。提出了一種穩(wěn)定的自適應(yīng)模糊控制方法。該方法不需要系統(tǒng)狀態(tài)可測(cè)的條件，而是通過設(shè)計(jì)模糊狀態(tài)觀測(cè)器來估計(jì)系統(tǒng)的狀態(tài)。系統(tǒng)的未知非線性項(xiàng)通過模糊邏輯系統(tǒng)進(jìn)行逼近，且逼近誤差滿足一定的有界條件，根據(jù)Lyapunov方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出相應(yīng)的參數(shù)自適應(yīng)東北大學(xué)博士學(xué)位論文．摘要律。該方法不但能保證跟蹤誤差收斂于原點(diǎn)的一個(gè)小的鄰域內(nèi)，而且所有的變量～致有界。考慮了一類非線性時(shí)滯系統(tǒng)基于模糊T-

4、S模型的魯棒鎮(zhèn)定問題。基于記憶型狀態(tài)反饋簧略，首先給出由T-S模糨模型描述的非線性時(shí)滯系統(tǒng)在時(shí)滯精確已知的情況下的魯棒鎮(zhèn)定準(zhǔn)則；其次給出了非線性時(shí)滯系統(tǒng)在時(shí)滯未知的情況下的自適應(yīng)控制策略，所設(shè)計(jì)的控制器確保閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。研究了一類非線性時(shí)滯系統(tǒng)基于模糊T-S模型的模顴跟蹤控制問題。首先利用模糊T-S模型對(duì)～類不確定非線性系統(tǒng)進(jìn)行模糊建模．在此基礎(chǔ)上研究了模糊系統(tǒng)在狀態(tài)可測(cè)與不可測(cè)的情況下的模糊跟蹤問題。設(shè)計(jì)控制器的目的是，對(duì)于所有的有界參考輸入，施加控制作用后，使得跟蹤誤差盡可能地小，并滿足給定的性能指標(biāo)?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)避開了精確反饋線性化與自適應(yīng)方法，從而更加簡(jiǎn)單實(shí)用。采用此方法，可將控

5、制器的設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為求解線性矩陣不等式問題(LMI)，利甩凸優(yōu)化技術(shù)，可有效地予以髕決。嘗試將模糊控制與滑?？刂评碚擇藿Y(jié)合，設(shè)計(jì)具有全局穩(wěn)定性的模糊控制器。基于T-S模糊模型和變結(jié)構(gòu)控制策略，研究了一類帶有參數(shù)不確定項(xiàng)的模糊時(shí)滯系統(tǒng)的輸出跟蹤問題。首先利用變結(jié)構(gòu)控制理論選擇滑模面，針對(duì)系統(tǒng)時(shí)滯項(xiàng)為已知和未知的兩種情況，根據(jù)可達(dá)條件提出了變結(jié)構(gòu)控制方法。該方法確保系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡在有限的時(shí)間內(nèi)到達(dá)滑模面并一直保持在滑模面上。其次根據(jù)ISS理論和LMI方法研究了系統(tǒng)狀態(tài)全局有界的充分條件。另外，根據(jù)上面的研究，考慮了一類帶有參數(shù)不確定項(xiàng)的模糊時(shí)滯系統(tǒng)自適應(yīng)輸出跟蹤問題。提出了一種自適應(yīng)變結(jié)構(gòu)控制鐿

6、略，利用自適應(yīng)策略的目的在于克服擾動(dòng)的未知上界，使設(shè)計(jì)的控制器滿足可達(dá)條件?；谝陨显O(shè)計(jì)過程，閉環(huán)系統(tǒng)的全局跟蹤性能和魯棒性能得到顯著改善，改進(jìn)了傳統(tǒng)方法的魯棒性能和快速性。最后對(duì)全文作出總結(jié)，并提出了下～步研究的方向。關(guān)鍵詞：非線性系統(tǒng)對(duì)滯系統(tǒng)T-S模糊模型觀測(cè)器魯棒穩(wěn)定性模糊控制線性矩陣不等式自適應(yīng)控制不確定性輸出跟蹤控制變結(jié)構(gòu)控制東北大學(xué)博士學(xué)位論文ABSTRACTStudyonFuzzyControlforNonlinearTime—delaySystemsAbstractTimedelayCallbefoundinvariousengineeringsystemssuchasche

7、micalprocesses，biologicalsystems，andeconomicsystems．Comparedtothesystemswithoutdelay，itisfrequentlyasourceofinstabilityandasourceofgenerationofoscillationinmanycontrolsystems．Therefore，thestudyoftimedelayis