兩類非線性系統(tǒng)自適應(yīng)模糊控制器的設(shè)計.pdf

1、近年來,作為控制理論研究熱點之一的非線性系統(tǒng)控制理論得到了長足的發(fā)展,尤其是微分幾何方法的引入,使得非線性系統(tǒng)控制理論得到了很大的飛躍.復雜工業(yè)過程常常具有強非線性、不確定性、多變量、強耦合等特點,動態(tài)特性難于用精確的數(shù)學模型描述.非線性系統(tǒng)的模糊建模與自適應(yīng)控制的基本出發(fā)點是仿人的智能以實現(xiàn)對復雜不確定性系統(tǒng)進行有效的控制,它具有從環(huán)境自學習、適應(yīng)環(huán)境的能力,自動進行信息處理以減少其不確定性,能規(guī)劃、產(chǎn)生并能安全、可靠地執(zhí)行控制作用.

2、另外模糊控制技術(shù)具有控制器設(shè)計簡便,適用于許多非線性系統(tǒng)并且具有魯棒性強等特點,20世紀80年代以來在控制理論和工程實踐方面獲得了巨大的發(fā)展.實際中,被控對象的數(shù)學模型往往很難精確得到的.具有模糊IF-THEN規(guī)則集的模糊系統(tǒng)在給定的緊集內(nèi)能一致逼近任意非線性不確定連續(xù)函數(shù)到任意精度.近年來,由于模糊系統(tǒng)理論不需要精確的數(shù)學模型并且可以有效地利用專家知識,從而成功地應(yīng)用于許多控制問題中.另外,近年來自適應(yīng)模糊控制的研究得到迅速發(fā)展.

3、r>　　 本文針對一類不確定非線性系統(tǒng)提出基于觀測器的自適應(yīng)模糊控制方法.主要內(nèi)容分為兩個部分:
　　 第一部分針對一類具有擾動的SISO非線性系統(tǒng),設(shè)計狀態(tài)觀測器來估計系統(tǒng)的不可測狀態(tài),利用H∞魯棒控制理論和模糊系統(tǒng)是萬能逼近器的特點,提出一種間接型魯棒自適應(yīng)模糊控制設(shè)計方法,利用李雅普諾夫第二方法,證明閉環(huán)控制系統(tǒng)狀態(tài)是有界的和跟蹤誤差減到指定的水平度.論文的主要結(jié)果:(1)該算法不需要假設(shè)逼近誤差的界限已知條件,也不需要

4、假定系統(tǒng)狀態(tài)是完全可測的,只是假設(shè)逼近誤差和系統(tǒng)的外擾有界但未知.給出的自適應(yīng)律只是對逼近誤差的不確定界進行自適應(yīng)在線調(diào)節(jié),從而大大地減少了在線計算量；(2)該算法討論了基于狀態(tài)設(shè)計的觀測器和基于跟蹤誤差設(shè)計的觀測器之間可以相互轉(zhuǎn)化,設(shè)計的參數(shù)自適應(yīng)律簡便而且有界,最終使不確定非線性系統(tǒng)達到H∞性能指標來減少外擾及逼近誤差對系統(tǒng)跟蹤誤差的影響.
　　 第二部分針對一類具有擾動的MMIO不確定非線性系統(tǒng),設(shè)計狀態(tài)觀測器來估計系統(tǒng)的

5、不可測狀態(tài),提出一種間接自適應(yīng)魯棒模糊控制方法.通過魯棒控制項來補償函數(shù)逼近誤差以及外部干擾對跟蹤誤差的影響.針對現(xiàn)有的自適應(yīng)模糊控制器的參數(shù)自適應(yīng)律僅由跟蹤誤差進行調(diào)節(jié)從而導致了系統(tǒng)的跟蹤性能收斂過慢的現(xiàn)狀.第二部分針對狀態(tài)不完全可測的系統(tǒng),討論自適應(yīng)模糊控制器的參數(shù)自適應(yīng)律由觀測誤差和逼近誤差共同進行調(diào)節(jié),并從理論分析和仿真角度證明了該方法比參數(shù)自適應(yīng)律僅用跟蹤誤差進行調(diào)節(jié)的控制器具有更好的跟蹤效果,在最優(yōu)逼近誤差滿足平方可積的情況