非线性时滞系统模糊控制的研究

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1、查些查兰堡主堂堡垒查塑兰非线性时滞系统模糊控制的研究摘要在工程实践中，时滞现象是普遍存在的。例如，化工过程、生物系统、经济系统等都存在时滞现象。与非时滞系统比较，时滞通常是引起系统不稳定与振动的原因。因此对时滞系统加以专门的研究就显得非常的必要，并且具有相当重大的意义。现代数学、控制理论和计算机技术的迅速发展为不确定时滞系统的研究提供了强有力的工具。近年来，作为控制理论研究热点之一的非线性系统控制理论得到了长足的发展，尤其是微分几何方法的引入，使得非线性系统控制理论得到了很大的飞跃。但作为更一般的问题，也是更复杂的问题，非线性时滞系统控制的研究还没有得到应有的重视。近年来，由于模糊系统理论不

2、需要精确的数学模型并且可以有效地利用专家知识，从而成功地应用于许多控制问题中。另外模糊控制技术具有控制器设计简便，适用于许多非线性系统并且具有鲁棒性强等特点，20世纪80年代以来在控制理论和工程实践方面获得了巨大的发展。本课题主要研究基于模糊控制方法的非线性时滞系统鲁棒控制。本文的主要工作概括如下：研究了一类不确定时滞系统基于模糊T-S模型的鲁棒控制及其稳定性分析。应用不确定模糊T-S模型对一类非线性不确定系统进行逼近，在此基础上研究模糊状态反馈、模糊鲁棒观测器的设计和基于观测器的状态反馈控制器的设计问题。基本思想是：把整个状态空间划分成，1个模糊子空间，在每个模糊子空间，用不确定模糊T-S

3、模型表示局部线性不确定系统，对每个局部线性不确定系统设计局部鲁捧观测器和状态反馈控制器。总的鲁棒观测器和反馈控制器增益分别是各个局部子系统观测器和状态反馈控制增益的加权和。针对一类单输入单输出不确定非线性系统。提出了一种稳定的自适应模糊控制方法。该方法不需要系统状态可测的条件，而是通过设计模糊状态观测器来估计系统的状态。系统的未知非线性项通过模糊逻辑系统进行逼近，且逼近误差满足一定的有界条件，根据Lyapunov方法对系统进行分析，得出相应的参数自适应东北大学博士学位论文．摘要律。该方法不但能保证跟踪误差收敛于原点的一个小的邻域内，而且所有的变量～致有界。考虑了一类非线性时滞系统基于模糊T-

4、S模型的鲁棒镇定问题。基于记忆型状态反馈簧略，首先给出由T-S模糨模型描述的非线性时滞系统在时滞精确已知的情况下的鲁棒镇定准则；其次给出了非线性时滞系统在时滞未知的情况下的自适应控制策略，所设计的控制器确保闭环系统渐近稳定。研究了一类非线性时滞系统基于模糊T-S模型的模颧跟踪控制问题。首先利用模糊T-S模型对～类不确定非线性系统进行模糊建模．在此基础上研究了模糊系统在状态可测与不可测的情况下的模糊跟踪问题。设计控制器的目的是，对于所有的有界参考输入，施加控制作用后，使得跟踪误差尽可能地小，并满足给定的性能指标。控制器的设计避开了精确反馈线性化与自适应方法，从而更加简单实用。采用此方法，可将控

5、制器的设计问题转化为求解线性矩阵不等式问题(LMI)，利甩凸优化技术，可有效地予以髌决。尝试将模糊控制与滑模控制理论褶结合，设计具有全局稳定性的模糊控制器。基于T-S模糊模型和变结构控制策略，研究了一类带有参数不确定项的模糊时滞系统的输出跟踪问题。首先利用变结构控制理论选择滑模面，针对系统时滞项为已知和未知的两种情况，根据可达条件提出了变结构控制方法。该方法确保系统的运动轨迹在有限的时间内到达滑模面并一直保持在滑模面上。其次根据ISS理论和LMI方法研究了系统状态全局有界的充分条件。另外，根据上面的研究，考虑了一类带有参数不确定项的模糊时滞系统自适应输出跟踪问题。提出了一种自适应变结构控制镱

6、略，利用自适应策略的目的在于克服扰动的未知上界，使设计的控制器满足可达条件。基于以上设计过程，闭环系统的全局跟踪性能和鲁棒性能得到显著改善，改进了传统方法的鲁棒性能和快速性。最后对全文作出总结，并提出了下～步研究的方向。关键词：非线性系统对滞系统T-S模糊模型观测器鲁棒稳定性模糊控制线性矩阵不等式自适应控制不确定性输出跟踪控制变结构控制东北大学博士学位论文ABSTRACTStudyonFuzzyControlforNonlinearTime—delaySystemsAbstractTimedelayCallbefoundinvariousengineeringsystemssuchasche

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