基于觀測(cè)器的自適應(yīng)模糊控制研究

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1、中文摘要近年來(lái)，作為智能控制研究領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，非線性系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)控制引起了越來(lái)越多學(xué)者的重視。本文就此領(lǐng)域的相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)系列研究，主要研究了不確定非線性系統(tǒng)的控制器與觀測(cè)器設(shè)計(jì)問(wèn)題。以李亞普諾夫(Lyapunov)穩(wěn)定、輸入到狀態(tài)穩(wěn)定(ISS)、小增益定理、自適應(yīng)控制、模糊逼近等理論為基礎(chǔ)對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析．主要工作如下；首先，對(duì)一類(lèi)不確定非線性系統(tǒng)，利用日?？刂萍夹g(shù)和T-S模糊系統(tǒng)，在狀態(tài)不完全可測(cè)的情況下，提出了一種基于觀測(cè)器的直接自適應(yīng)模糊控制方法。通過(guò)引入最優(yōu)逼近誤差補(bǔ)償項(xiàng)

2、，取消了最優(yōu)逼近誤差平方可積的假設(shè)條件?；贚yapunov穩(wěn)定理論，證明了閉環(huán)自適應(yīng)模糊系統(tǒng)半全局一致終結(jié)有界，且跟蹤誤差漸近收斂到零．其次，對(duì)一類(lèi)狀態(tài)不完全可測(cè)的非仿射不確定非線性系統(tǒng)，利用泰勒展開(kāi)方法和跨函數(shù)定理把系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為增益函數(shù)未知的不確定非線性系統(tǒng)，結(jié)合日?？刂萍夹g(shù)和I型模糊系統(tǒng)，提出一種基于觀測(cè)器的直接自適應(yīng)模糊控制方法。該方法不僅取消了最優(yōu)逼近誤差平方可積的假設(shè)條件，而且獲得了良好的跟蹤性能。基于Lyapunov穩(wěn)定理論，證明了閉環(huán)自適應(yīng)模糊系統(tǒng)半全局一致終結(jié)有界，且跟蹤誤差漸近收斂到

3、零。再次，對(duì)一類(lèi)未知常數(shù)增益的不確定非線性系統(tǒng)，將輸入到狀態(tài)穩(wěn)定理論(iss)、小增益定理相結(jié)合，在狀態(tài)不完全可測(cè)的情況下，提出一種基于Luenberger觀測(cè)器的自適應(yīng)模糊控制的新方法。理論分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)半全局一致終結(jié)有界，只有兩個(gè)參數(shù)需要在線調(diào)節(jié)，同時(shí)避免了在一些自適應(yīng)控制中由于采用線性反饋技術(shù)而可能引起的控制器的奇異問(wèn)題。最后，對(duì)一類(lèi)狀態(tài)不完全可測(cè)且增益函數(shù)未知的不確定非線性系統(tǒng)，利用輸入到狀態(tài)穩(wěn)定理論(iss)、小增益定理，提出了一種基于高增益觀測(cè)器的自適應(yīng)模糊控制的新方法。該方法取消了基

4、于普通觀測(cè)器設(shè)計(jì)控制器時(shí)要求待觀測(cè)量和觀測(cè)量有界的假設(shè)條件．理論分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)半全局一致終結(jié)有界，調(diào)節(jié)參數(shù)始終只有兩個(gè)．通過(guò)本文的研究，較好地解決了一些不確定非線性系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)控制問(wèn)題．仿真結(jié)果表明所提控制方案的有效性．關(guān)鍵詞；非線性系統(tǒng)，模糊控制，自適應(yīng)控翩，觀測(cè)器，穩(wěn)定性nAbstractAsarlimportantbranchinthefieldofintelligentcontrol，fuzzyadaptivecentreIfornonlinearsystemshasbeenm-圮ei

5、vedmoreandmoreattentioninrecentyears．Somecorrelativeissuesinthisareaafestudiedinthispaper．Themainissaesarethecontrollera耐observerdesignproblemsofuncertainnonlinearsystems．11hcdesignandanalysisprc捌u聘isbasedonaseriesofcontroltheories,whichincludeLyapunovs

6、tabilitytheory,input-to-statestabilitytheory,small·gaintheorem，adaptivecontroltheory,fb盈亨approximatetheory,andsoon．n佗mainworkinthispaperissummarizedasfoIlows．Firstly,usingH。con仃oitechniqueandT-Sfuzzysystems．鋤observer-baseddirectadaptivefuzzyconlroIisdev

7、elopedforaclassofuncertainnonlinearsystemsundertheconditionth砒notalIofthestatevariablesofthesystemsisavailable．Byintroducingtheadaptivecompensationtermoftheoptirealapproximation翻[TOrIthesquareintegrableconditionoftheapproximation期rrorisavoided．BasedonLy

8、apunovstabilitytheorem．thecloscd-loopadaptivefuzzycontrolsystemisprovedtobesemi—globallyuniformlyultimatelybounded，withthetrackingerrorconvergingtozeroasymptotically．Secoodly,anobserver-baseddirectadaptivefuzzycontrolisdevelopedf