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模糊控制作为一种非线性控制策略,从属于智能控制理论范畴。由于其可以方便有效地利用控制专家的知识及经验去处理那些难以或无法建立对象精确数学模型的复杂过程的控制问题,且同时具有相当的鲁棒性,因此,较其他传统控制方法,模糊控制在具有相关特点的控制领域更表现出其极大的优势。短短数十年里,模糊控制无论在理论研究还是工程实践都取得了长足的进步。然而,模糊控制自身特殊的控制原理,使得其稳定性分析及控制器设计研究缺乏严格的理论基础,无法形成系统化的解决办法。因此,长期以来,有关模糊控制系统的稳定性分析及控制器设计研究一直是模糊控制领域研究的热点。Takagi-Sugeno模糊模型的出现为利用成熟的线性系统理论知识研究解决模糊系统的稳定性分析及控制器设计问题提供了可能。随着并行分布补偿算法(PDC)的提出及线性矩阵不等式(LMI)的应用,在Lyapunov稳定性理论框架下研究讨论T-S模糊系统稳定性分析及控制器设计问题的系统化处理方法应运而生。
本文分别就连续时间T-S模糊系统和离散时间T-S模糊系统,针对现有稳定性分析及控制器设计研究中存在的不足和难点问题,基于模糊Lyapunov函数方法,从不同角度提出了诸多改进的稳定性分析及控制器综合新方法。主要工作包括以下几个方面:
(1)研究了一类离散时间T-S模糊控制系统的H∞控制问题。应用非并行分布补偿(non-PDC)算法,设计出保证模糊闭环系统内部全局渐近稳定且满足系统从外部干扰输入到控制输出的H∞范数约束的状态反馈控制器。
(2)研究了一类连续时间T-S模糊控制系统的镇定控制问题和H∞控制问题。考虑到隶属度函数对系统稳定性分析及控制器综合的重要性,采用阶梯隶属度函数方法,设计给出了依赖于隶属度函数信息的系统控制器综合新方法。
(3)研究了一类连续时间T-S模糊控制系统的静态输出反馈控制问题。考虑到现有基于模糊Lyapunov函数研究系统全局控制器综合问题时处理隶属度函数导数的难题,在系统状态不完全可测的情形下,设计给出了一种新的系统局部静态输出反馈控制器综合方法。新方法在某一局部区域内使得闭环系统渐近稳定。
(4)研究了一类连续时间T-S模糊控制系统的镇定控制问题。针对已有局部控制器综合算法中对控制输入设界的不足,在深入研究隶属度函数导数的基础上,利用相关数学引理,设计出了两种改进的局部状态反馈控制器综合方法。新方法不仅继承了原有局部控制器综合方法的优势,且较已有文献结果更具合理性。
(5)选择若干仿真数例,对上述研究结果进行了仿真分析。仿真结果表明了本文所提方法的有效性,且较现有相关文献结果,表现出了一定的优越性。
最后,对全文的主要工作进行了总结,并同时指出了有待进一步研究和解决的问题。
本文分别就连续时间T-S模糊系统和离散时间T-S模糊系统,针对现有稳定性分析及控制器设计研究中存在的不足和难点问题,基于模糊Lyapunov函数方法,从不同角度提出了诸多改进的稳定性分析及控制器综合新方法。主要工作包括以下几个方面:
(1)研究了一类离散时间T-S模糊控制系统的H∞控制问题。应用非并行分布补偿(non-PDC)算法,设计出保证模糊闭环系统内部全局渐近稳定且满足系统从外部干扰输入到控制输出的H∞范数约束的状态反馈控制器。
(2)研究了一类连续时间T-S模糊控制系统的镇定控制问题和H∞控制问题。考虑到隶属度函数对系统稳定性分析及控制器综合的重要性,采用阶梯隶属度函数方法,设计给出了依赖于隶属度函数信息的系统控制器综合新方法。
(3)研究了一类连续时间T-S模糊控制系统的静态输出反馈控制问题。考虑到现有基于模糊Lyapunov函数研究系统全局控制器综合问题时处理隶属度函数导数的难题,在系统状态不完全可测的情形下,设计给出了一种新的系统局部静态输出反馈控制器综合方法。新方法在某一局部区域内使得闭环系统渐近稳定。
(4)研究了一类连续时间T-S模糊控制系统的镇定控制问题。针对已有局部控制器综合算法中对控制输入设界的不足,在深入研究隶属度函数导数的基础上,利用相关数学引理,设计出了两种改进的局部状态反馈控制器综合方法。新方法不仅继承了原有局部控制器综合方法的优势,且较已有文献结果更具合理性。
(5)选择若干仿真数例,对上述研究结果进行了仿真分析。仿真结果表明了本文所提方法的有效性,且较现有相关文献结果,表现出了一定的优越性。
最后,对全文的主要工作进行了总结,并同时指出了有待进一步研究和解决的问题。