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文檔簡介
1、非線性控制系統(tǒng)是當(dāng)今最活躍的一個研究領(lǐng)域,但仍缺少系統(tǒng)的和有效的處理方法。模糊控制技術(shù)具有控制器設(shè)計(jì)簡便、適用于許多非線性系統(tǒng)等特點(diǎn),20世紀(jì)80年代以來在控制理論和工程實(shí)踐方面獲得了很大的發(fā)展,但缺乏嚴(yán)格的穩(wěn)定性證明。對于控制系統(tǒng)來說,穩(wěn)定性是一個最基本的性能要求?,F(xiàn)代控制理論已建立起成體系、內(nèi)容豐富的穩(wěn)定性理論,但關(guān)于模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性的研究,目前還不十分深入,關(guān)于鎮(zhèn)定的研究也不多見。 變結(jié)構(gòu)控制的優(yōu)點(diǎn)在于其滑動模態(tài)具有快
2、速性和魯棒性,且系統(tǒng)只有在滑動階段才具有對參數(shù)攝動和外界干擾的不敏感性。然而,滑??刂埔泊嬖诙墩竦娜秉c(diǎn)。因此如何消除抖振也是滑??刂频难芯康闹匾n題。 基于以上分析,把滑??刂婆c模糊控制結(jié)合起來,利用滑??刂频目焖傩院汪敯粜耘c模糊控制的柔化和智能作用優(yōu)勢互補(bǔ),來改善系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì),是本文研究的方向。本文的主要工作概括如下: 研究了離散系統(tǒng)的全程滑??刂茊栴}和不確定離散系統(tǒng)的滑??刂坡傻母倪M(jìn)問題?;?刂频膬?yōu)點(diǎn)是,當(dāng)系統(tǒng)到
3、達(dá)滑動模態(tài)時,對參數(shù)不確定項(xiàng)和外部干擾具有魯棒性,因此如何縮短系統(tǒng)運(yùn)動到達(dá)階段和設(shè)計(jì)具有魯棒性的控制律是要研究的重要課題。所以在第一個問題中,針對不確定離散系統(tǒng),選擇切換函數(shù),使系統(tǒng)軌線一開始就落在切換面上,縮短了到達(dá)運(yùn)動階段,并通過控制律的構(gòu)造將系統(tǒng)運(yùn)動保持在切換流形附近,使系統(tǒng)運(yùn)動始終具有理想滑模的優(yōu)良性能。在第二個問題中,針對傳統(tǒng)的滑??刂剖抢貌淮_定項(xiàng)的界來設(shè)計(jì)控制律的,具有很大的保守性的缺點(diǎn),通過對采樣周期區(qū)間和不確定項(xiàng)的變化
4、率分析,提出了在不同的區(qū)間,對不確定項(xiàng)采用不同的逼近的方法,克服了由傳統(tǒng)控制方法所產(chǎn)生的抖振和保守性的缺點(diǎn)。 考慮了一類不確定時滯系統(tǒng)的魯棒觀測器設(shè)計(jì)問題。對于一般的線性系統(tǒng),傳統(tǒng)觀測器設(shè)計(jì)方法是構(gòu)造龍伯格觀測器,即通過選擇適當(dāng)?shù)挠^測器增益向量使得狀態(tài)誤差系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。但是,當(dāng)系統(tǒng)中含有非線性項(xiàng)和時滯狀態(tài)項(xiàng)時,狀態(tài)估計(jì)問題就變得十分困難。針對以上問題,設(shè)計(jì)了滑模觀測器,且所研究的時滯項(xiàng)是時變的。通過在觀測器的設(shè)計(jì)中引入前饋補(bǔ)償項(xiàng)
5、,抵消了時滯項(xiàng)和不確定項(xiàng)的影響,實(shí)現(xiàn)了對不確定時滯系統(tǒng)的觀測。 針對包含參數(shù)不確定項(xiàng)的非線性離散系統(tǒng),研究了基于T-S模型的模糊魯棒鎮(zhèn)定控制問題。為了更精確地逼近原系統(tǒng),在T-S模型中添加了參數(shù)不確定項(xiàng),并且通過構(gòu)造線性矩陣不等式,把對系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題轉(zhuǎn)化為求解線性矩陣不等式的問題。最后通過對著名的truck-trailer算例進(jìn)行仿真說明方法的可行性?;谠搯栴},還研究了一類時滯非線性離散系統(tǒng)的模糊魯棒鎮(zhèn)定問題,是對上一問題的深
6、入和推廣。 嘗試將模糊控制與滑??刂评碚撓嘟Y(jié)合,設(shè)計(jì)具有全局穩(wěn)定性的模糊控制器。首先研究了一類不確定連續(xù)系統(tǒng)基于動態(tài)補(bǔ)償?shù)哪:?刂破髟O(shè)計(jì)問題。利用動態(tài)補(bǔ)償器和不等式技巧給出了較少保守性的滑模穩(wěn)定性條件;用切換函數(shù)信息建立模糊控制規(guī)則,并將其轉(zhuǎn)化為模糊數(shù)模型,把通常模糊規(guī)則中運(yùn)動誤差和誤差變化率信息壓縮為一種信息,簡化了模糊規(guī)則和模糊推理的難度;基于模糊數(shù)模型構(gòu)造了模糊滑??刂坡?,提出的雙二次函數(shù)插值解模糊算法大大簡化了控制律
7、的分析和求解計(jì)算。其次研究了一類不確定離散系統(tǒng)的模糊滑??刂茊栴}。所利用的T-S模型的前件部分由傳統(tǒng)的模糊語言變量組成,后件部分是由局部的狀態(tài)空間來逼近給定系統(tǒng)。全局模糊邏輯控制器有兩部分組成。一部分是針對每個局部線性狀態(tài)的局部補(bǔ)償器。另一部分是由滑??刂评碚摌?gòu)造的監(jiān)督控制器。所設(shè)計(jì)的方法能夠充分利用模糊邏輯控制和滑??刂品椒ǖ膬?yōu)點(diǎn)?;谝陨显O(shè)計(jì)過程,全局閉環(huán)系統(tǒng)的跟蹤性能和魯棒性能得到顯著改善,而且控制器的設(shè)計(jì)由確定性系統(tǒng)推廣到不確定
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