多项型模糊模型之时滞系统鲁棒保成本控制及网络控制

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1、多项型模糊模型之时滞系统鲁棒保成本控制及网络控制1绪论1.1论文研究的背景与意义在生产过程中，过程的严重非线性性、不确定性以及时滞等的存在，使得精确的数学模型难以建立。现代科技和工业的迅速发展，对系统的建模过程提出了更高的要求。1965年，美国Zadeh教授提出了模糊集理论，模糊控制理论随之诞生。与之前的建模方法不同的是模糊控制无需知道被控对象的精确数学模型，只需根据专家提供的信息和知识，就可处理难以精确建模的复杂过程。目前模糊控制技术已在社会生活的各个领域得到广泛应用，并引起越来越多的关注。1985年，Takagi和Sugeno提出了著名的T-S模糊模型[1]。T-S模糊

2、模型将线性系统理论与模糊理论结合起来解决非线性控制问题，把整个非线性系统的控制看作是多个局部线性系统控制的模糊逼近，它成为逼近或描述非线性系统的有效工具。目前已有很多关于T-S模糊模型的稳定性分析[3]和控制的结果，它们都由线性矩阵不等式（LMI)的形式给出。近来，T-S模糊模型又被推广到多项式模糊模型己有研究表明，相比T-S模糊模型，多项式模糊模型可以更普遍、更有效的描述双线性和非线性控制系统。文献⑷首次将SOS技术丨5.6]应用到多项式模糊控制系统中,基于SOS方法获得的稳定性条件和控制器设计是能够保证系统稳定和实现控制综合的，稳定性条件的数值解可以通过MATLAB中的

3、SOSTOOLS[7]工具箱求解。更重要的是，基于SOS方法的多项式模糊系统获得了比现有的基于LMI方法的T-S模糊系统保守性较小的条件。近几年来，基于SOS方法对于多项式模糊系统的建模与控制、保成本控制、观测器的设计等方面的研究，取得了许多重要的成果，为后面继续研究多项式模糊系统提供了可行性思路。实际系统中时滞的存在使得我们很难对系统进行分析和控制，并且实际系统都运行在变化的环境中，模型参数和外部干扰的不确定性的存在，使得系统的稳定性难以得到保证，因此对系统进行鲁棒性能分析，以用来弥补精确数学模型的缺陷，使得设计的控制系统达到预期的控制目标。另一方面，NCSs是由真实的网

4、络中的反馈控制构成的闭环系统，它主要包括参考输入，系统输出和控制输入等，他们通过NCSs的组成部件（传感器、控制器、驱动器）相互交换和传输。NCSs的主要优势在于，它可以降低系统的布线，便于系统的诊断和分析。因此，在社会生产、生活和国防等领域获得了广泛的应用。尽管NCSs有许多潜能和优势，但由于通信网络的不稳定性，NCSs时常会有丢包和时延的发生，因此NCSs仍然有许多问题需要解决。因此，基于多项式模糊模型的时滞系统的保成本控制，鲁棒保成本控制，以及NCSs中的镇定问题和控制具有重要的理论意义和广泛的应用前景。1.2论文研究现状时至今日，模糊控制理论的发展巳四十多年，取得了

5、大量的理论成果，它已成为非线性系统的建模和控制研究的有效方法，并成功地应用于实际工业过程中[9]。1.2.1T-S模糊系统的研究现状Takagi和Sugeno在1985年首先提出了著名的T-S模糊模型⑴。这个模型通过隶属函数光滑连接局部线性模糊模型，对整个非线性动力学系统模型进行模糊逼近。T-S模糊模型建立后，很多学者基于该模糊模型提出了各种方法来设计控制器并对系统进行分析。目前，应用得较多的是平行分布补偿方法(PDC)和pieceikNN等人考虑了具有网络诱导时延和丢包现象的ATM网络系统的连接接纳控制_。文献[39-41]分别考虑了NCSs的输入状态稳定性和输入输出稳定

6、性。YueD和HuaguangZhang等人研究了带有范数有界不确定性的NCSs的鲁棒控制，其中文献[45]通过质量-弹黃和单轴刚性机器人系统，验证了所提方法的有效性。C.Peng等人考虑了带有区间时变时滞的非线性NCSs的状态反馈控制[43]。[44]基于T-S模糊模型研究了非线性NCSs的跟踪问题，并将其成功的应用于强迫震荡系统中，取得了较好的跟踪效果。另外HuaguangZhang等人还研究了带有时滞T-S模糊保成本网络控制（GC)问题，考虑了网络时延和丢包的情形，整个系统的稳定性通过GC来实现[46]。基于LMI方法的T-S模糊NCSs的研究已涉及到控制系统的各个领

7、域，而基于多项式模糊NCSs的研究还较少。因此，基于多项式模糊模型对非线性系统表示的更加准确性和先进性，多项式模糊模型的鲁棒保成本控制和网络控制的研究具有一定的意义。3时滞多项式模糊连续系统........73.1时滞多项式模糊连续系统........73.2时滞多项式模糊连续系统的保成本控制........83.3时滞多项式模糊连续系统鲁棒保成本控制........154时滞多项式模糊离散系统的鲁棒保成本控制........184.1时滞多项式模糊离散系统........184.2时滞多项式模糊离散系统的保成本控