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基于T-S模糊模型的非线性系统的分析与控制研究
作 者: 潘俊涛
导 师: 王仁明
学 校: 三峡大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: Takagi-Sugeno模糊系统 线性矩阵不等式 模糊Lyapunov函数
分类号: TP13
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要
模糊控制作为一种有别于传统控制理论的控制方法,能充分应用控制专家的经验和知识,处理那些定义不完善或难以精确建模的复杂过程,并具有相当的鲁棒性,在具有相关特点的控制领域表现出了其极大的优势,特别适用于非线性、时变、大滞后系统的控制。模糊系统理论的一个重要研究内容就是它的稳定性与控制问题。日本学者Takagi和Sugeno在1985年提出的Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型,为模糊系统的稳定性分析与控制综合提供了系统化的框架,使模糊系统的稳定性分析和控制器设计上升到了新的理论高度。对于非线性系统的不同区域的动态,可以利用T-S模糊模型建立局部线性模型,然后把各个局部线性模型用隶属函数连接起来,得到整体的模糊非线性模型。进而,基于此模型进行系统的定性分析及控制设计。本文通过使用Lapunov函数方法、线性矩阵不等式(LMI)方法和并行分布补偿(PDC)方法,分析研究了T-S模糊系统分别在非时滞、时滞和不确定性情形下的稳定性问题及H∞控制问题,导出了相应的稳定性条件及H∞控制器的设计方法。主要工作包括以下几个方面:1)针对连续变时滞T-S模糊系统,分析了系统的渐近稳定性问题,导出了系统稳定的充分条件,该条件以LMI的形式表示,并据此给出了模糊控制器的设计方法。2)针对离散T-S模糊系统,分析了系统的稳定性问题及H∞控制问题,给出了系统稳定且满足H∞性能指标的充分条件,并将该问题转化为一个具有LMI约束的优化问题,据此给出了模糊控制器的设计方法3)针对离散时滞T-S模糊系统,分析了系统的稳定性问题及H∞控制问题,给出了系统稳定且满足H∞性能指标的充分条件,并设计了相应的H∞控制器。4)针对离散时滞不确定T-S模糊系统,分析了系统的稳定性问题及H∞控制问题给出了系统稳定且满足H∞性能指标的充分条件,并设计了相应的H∞鲁棒控制器。5)选择了若干典型实例,对上述结果进行了仿真研究。仿真结果表明本文所给出的条件和方法是有效的,并进一步将本文的结论与现有其他文献结论进行比较,结果显示,本文的结论具有较少的保守性。最后对全文进行了概括性总结,并指出了有待进一步研究和解决的问题。
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全文目录
内容摘要 4-5 Abstract 5-10 引言 10-11 1 绪论 11-18 1.1 引言 11 1.2 非线性系统的研究现状 11-12 1.3 模糊控制理论在非线性系统控制中的应用 12-13 1.4 基于 T-S 模糊模型的非线性系统分析与控制研究现状 13-15 1.5 线性矩阵不等式方法 15-17 1.6 本文主要内容 17-18 2 T-S 模糊模型及其稳定性分析 18-30 2.1 引言 18 2.2 T-S 模糊模型 18-25 2.3 T-S 模糊系统的稳定性分析 25-29 2.4 本章小结 29-30 3 连续变时滞 T-S 模糊系统的分析与控制研究 30-41 3.1 引言 30 3.2 问题的描述 30-31 3.3 基于公共Lyapunov 函数的模糊控制器设计 31-34 3.4 基于模糊Lyapunov 函数的模糊控制器设计 34-38 3.5 仿真实例 38-40 3.6 本章小结 40-41 4 离散T-S 模糊系统的H_∞控制研究 41-54 4.1 引言 41 4.2 问题描述 41-42 4.3 离散 T-S 模糊系统的H_∞控制分析 42-48 4.4 离散 T-S 模糊系统的H_∞控制器设计 48-50 4.5 仿真实例 50-53 4.6 本章小结 53-54 5 离散时滞T-S 模糊系统的H_∞控制研究 54-61 5.1 引言 54 5.2 问题描述 54-55 5.3 离散时滞 T-S 模糊系统的稳定性分析 55-57 5.4 离散时滞 T-S 模糊系统的H_∞控制器设计 57-58 5.5 仿真实例 58-60 5.6 本章小结 60-61 6 离散时滞不确定T-S 模糊系统的H_∞控制研究 61-73 6.1 引言 61 6.2 问题描述 61-63 6.3 离散时滞不确定 T-S 模糊系统的鲁棒H_∞控制器设计 63-70 6.4 仿真实例 70-72 6.5 本章小结 72-73 7 总结与展望 73-75 参考文献 75-79 后记 79-80 附录:攻读硕士学位期间发表的部分学术论著 80
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化基础理论 > 自动控制理论
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