基于t-s模型的非线性时滞系统的分析与综合

《基于t-s模型的非线性时滞系统的分析与综合》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第一章绪论第一章绪论1．1模糊控制系统及其稳定性研究1．1．1模糊控制的产生背景及发展概况控制系统广泛的存在于人们的日常生活中．无论是航空领域、工艺生产线、还是普通的家用电器，都存在着系统的控制问题。系统的控制作为关系到社会发展的一个重要课题，长期以来受到了人们的普遍关注。从控制理论的诞生到现在，几十年来．控制理论的发展经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段【l。1。其中智能控制又包括模糊控制卜”、神经网络控制16J、专家系统17I等。在古典控制中，应用最成功的是比例积分微分(PID)

2、控制。这是一种在工业中广泛应用的常规控制方法．属于线性控制，其优点是结构简单、使用方便，可以不需要被控对象的模型参数，直接根据输出的偏差进行调节。缺点是当被控对象比较复杂时，难以取得满意的控制效果。现代控制理论为控制复杂系统提供了新的思路。采用该理论进行控制时，需要提供准确的数学模型。由于数学模型方程中有众多的参数需要估计，而求解这些参数时又往往缺少足够的信息特征和信息量，因而又限制了现代控制理论的有效应用。随着社会生产规模的不断扩大，现实世界中存在着大量复杂的多变量系统，这类被控对象往往具有非线性、

3、时变性、滞后性、多参数间的强烈耦合、反应机理复杂、检测困难等特点，因此很难建立精确的数学模型。这就给古典控制理论和现代控制理论方法的应用带来了很大的困难。然而，富有经验的操作人员可以不从精确的数学表达式去了解被控对象就能对其实现有效的控制。其原因在于人脑的重要特征之一就是有能力对模糊事物迸行识别和判决。操作人员就是通过不断学习，积累操作经验甚至直觉推理来实现对被控对象的控制。这些经验和知识包括对被控对象特征的了解、在各种情况下相应的控制策略以及性能指标判据。这些信息通常是以自然语言的形式表述的，其特点

4、是定性而不是定量的描述，因而具有模糊性。模糊控制正是在这样的思想指导下应运而生的。，模糊控制以模糊集合论作为它的数学基础，它的诞生是以美国加州大学的Zadeh于1965年提出模糊集合论”1为标志的。模糊集合的引入．可以将人的判断、思维过程用比较简单的数学形式直接表达出来，从而使对复杂系统做出合乎实际的、符合人类思维方式的处理成为可能。后来．Zadeh又提出了一种将逻辑规则的语言描述转化成相关控制律的思想【9】，从而为经典模糊控制技术的形成奠定了理论基础”“4，使得模糊逻辑控制逐渐成为非线性系统建模和控

5、制的一种有效方法，并在控制工程、信号处理、通信、集成电路制造、经济分析、金融管理、决策分析、行为科学和医药等众多领域中获得了成功的应用“’⋯·尽管模糊控制技术在工业实际应用中取得了巨大的成功，但是其理论研究却相对滞后。很长的一段时间里，系统化的稳定性分析和性能设计方法是模糊控制系统应用于实践所必须解决的课题之一。1975-1976年，Kichert和Mamdani等“w揭示了模糊逻辑控制器与多值继电控制器的关系，提出了模糊控制器的多值继电器模型，并利用描述函数来分析闭环系统的稳定性。1978年Tong

6、t”捌】提出用关系矩阵描述模糊动态模型，进而研究其稳定性。随后，Braae等人口J用模糊控制器的代数模型，通过描述函数和奈奎斯特图分析SlSO系统的稳定性。邓聚龙口”在1983年用模糊数学定义了模糊控制律和六种典型控制过程，并提出了模糊系统的稳定性条件。1985年，Takagi和Sugeno提出了著名的Takagi．Sugeno(T-S)模糊建模方法”1，王立新¨”已经证明，采用T-S模糊模型描述的模糊逻辑系统在致密集上能以任意精度逼近任何连续或离散函数。基于T-s模糊模型，可以把线性控制理论中的稳定

7、性分析和综合方法应用到模糊系统，对模糊控制系统可以给出严格的数学证明，这样模糊控翎器就不再是只能依赖于经验的简单控制器．而是具菊‘完整理论支持的非线性控制器。1992年，首届IEEE模糊系统国际会议在圣地亚哥召开，这标志着模糊理论己被世界上最大的工程师协会——mEE所接受．1993年，IEEE创办了IEEE模糊系统会刊。从此，模糊控制理论蓬勃发展，并取得了很多的成果。1．1．2模糊控制系统的基本结构及分类模糊控制系统主要有四部分组成：模糊规则库，模糊器，模糊推理机和解模糊器。其结构如图1．一所示．其中

8、模糊规则库可以表示为若干条模糊IF，THEN规则的集合；模糊推理机根据模糊逻辑原理，通过组合模糊IF-THEN规则来决定如何将输入论域U∈R“上的模糊集合映射到输出论域V∈R“上的模糊集合；模糊器将真值变量转变成模糊集合(即将控制输入转化为模糊输入)；解模糊器则是将模糊集合转变成真值变量(即将模糊输出转化为控制输出)．其中模糊推理机是模糊控制系统的核心部分。东南大学硕士学位论文根据模糊控制规则的不同，模糊逻辑控制(FLC)方法主要可以分为以下几类陋J：1