非线性模糊自适应切换控制设计及其稳定性分析

来源 :辽宁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ylg2008asp
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本文考虑几类典型的不确定切换非线性系统,通过引入切换形式的障碍Lyapunov函数,研究切换控制设计和状态约束控制设计等问题。在backstepping框架下,利用模糊逻辑系统理论和平均驻留时间方法,提出基于状态反馈模糊自适应约束切换控制器和切换律的设计方法。并通过Lyapunov函数,验证了被控对象的稳定性和可行性。本论文主要工作如下:(1)考虑了一类带有全约束和切换信号的非严格反馈非线性系统的控制设计和“计算膨胀”等控制问题。在backstepping控制设计方法的框架下,通过引入log型障碍Lyapunov函数和自适应模糊控制技术,给出了模糊自适应约束切换控制策略及切换信号的设计方法。所采用的动态面控制技术有效避免基于backstepping技术控制过程中存在的“计算膨胀”问题。基于Lyapunov稳定性理论和平均驻留时间方法,证明提出的自适应模糊动态面约束切换控制策略能够保证被控系统的稳定性,跟踪性能,并保证了所有状态不违反他们各自约束界等问题。(2)研究了一类具有随机干扰和不稳定内模动态的切换非线性系统的状态约束控制设计跟踪问题。在自适应backstepping算法框架下,结合log型随机障碍Lyapunov函数和自适应状态反馈控制理论,设计相应的切换策略和状态约束模糊自适应切换控制设计方案。结合随机?Ito引理,利用线性矩阵不等式方法和Lyapunov稳定性理论,证明所提出的控制策略使被控系统具有很好的跟踪性能以及状态不违反他们各自约束界。而且,确保不稳定内模动态在所提出的控制方法下是稳定的,闭环系统中的信号都是依概率有界的。(3)分析了一类带有全指定性能和切换信号的非严格反馈非线性系统的有限时间控制和切换规则设计等控制问题。在自适应backstepping技术框架下,利用全指定性能有限时间方法和非线性滤波器,提出一种基于状态反馈有限时间切换控制设计策略,有效地消除了backstepping设计过程中必然存在的“计算膨胀”问题。结合Lyapunov理论验证了设计算法应用在被控对象的可靠性。为确定稳定时间,引入指定性能函数。基于指定性能理论,不仅仅需要确保跟踪误差和虚拟误差在有限时间内到达平衡点,并且更要使其受限到指定界限内。(4)为进一步验证上述所提出的控制方法和理论的有效性和可行性,分别给出相应的数值仿真算例。
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