基于T-S模型的切换模糊系统的鲁棒控制与滤波

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切换系统是由多个子系统构成,在此基础上如果其子系统为模糊系统,同时兼备两者的特征则构成切换模糊系统。结合切换系统特性和模糊系统特性,利用切换系统处理复杂控制问题的同时,采取模糊模型实现任意精度逼近实际的系统。由于切换模糊系统对解决实际切换非线性问题极为有效,且其应用领域较为广泛,所以将模糊系统与切换控制理论相结合具有及其重要的现实和理论意义。本文在前人研究成果的基础上进一步探究了切换模糊系统的稳定性分析与鲁棒控制器设计问题,硕士期间主要涉及的研究内容如下:针对一类基于T-S模型的切换模糊系统,在考虑系统运行过程中的非线性死区现象及参数不确定性的情况下,设计了一种基于状态观测器的输出反馈控制器,采用并行分布补偿的方法,通过构造Lyapunov函数并利用其稳定性理论分析此切换系统的稳定性,用来证明所设计的控制器的有效性,然后采用Schur补引理将定理的充分条件等价地转化为线性矩阵不等式的形式。最后,采用Matlab仿真分析此切换系统是否趋于稳定,仿真结果验证所用方法的有效性和正确性。针对一类时变的T-S模糊马尔科夫跳变系统,在考虑系统运行过程中的执行器异步和随机量化的情况下,给出其带有不确定参数的离散时间切换模糊系统模型。根据Lyapunov的稳定性理论,对该切换模糊闭环系统的稳定性分析、切换律设计以及仿真的验证分析。最后,通过一个数值仿真和倒立摆模型验证了上述方法的有效性和所提出滤波器的实用性。针对一类涉及马尔科夫跳跃参数的T-S模糊奇异摄动系统,在考虑实际的控制系统中,传感器和控制器之间通常需要传输大量复杂的信息,在这个过程中,拥塞、丢包或能量浪费等现象时有发生。为了解决这个问题,采用了事件触发策略消除网络场景中的拥塞、丢包或能源浪费的影响,同时提出异步H∞滤波器的设计问题。异步滤波器基于隐马尔科夫模型,同时考虑了快状态变量和慢状态变量。最后,通过一个仿真算例和RC电路模型验证了上述方法的有效性和所提出滤波器的实用性。
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