基于模糊模型的超混沌控制若干问题研究

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由于混沌具有对初始条件极端敏感、类随机、连续功率谱等特性,所以混沌系统和混沌控制成为非线性科学领域的研究热点之一,而超混沌系统因为具有两个或两个以上正的Lyapunov指数而呈现更加复杂的动态行为,近来逐渐引起了研究者们的兴趣。另一方面,模糊控制理论作为智能控制理论的一个重要分支,已经在很多领域得到了成功的应用。因此,如何利用模糊控制理论来实现超混沌(混沌)系统的抑制、同步及非混沌系统的混沌化成为了当前一个新的研究课题。本文研究了超混沌(混沌)系统的精确T-S模糊建模问题,首次给出了多种超混沌(混沌)系统的精确T-S模糊模型。进而,基于超混沌(混沌)系统的T-S模糊模型,结合Lyapunov稳定性理论、区间系统理论和H∞控制理论,利用并行分布补偿技术、精确线性化技术和线性矩阵不等式技术,分别实现了参数不确定超混沌(混沌)系统的鲁棒抑制、同结构参数不确定超混沌系统的鲁棒完全同步和鲁棒滞后同步、异结构超混沌系统的H∞同步和渐近同步以及部分参数未知时变时滞混沌系统的H∞同步。此外,提出了参数不确定离散模糊双曲正切模型和连续T-S模糊模型的混沌反控制方法。本文的主要工作如下:   1.首次给出了多种超混沌(混沌)系统的精确T-S模糊模型,进而根据超混沌(混沌)系统的非线性项的不同表现形式,分别提出了相应的超混沌(混沌)系统T-S模糊建模的具体方法。这为将基于T-S模糊模型的模糊控制理论应用到超混沌(混沌)系统的抑制和同步中奠定了重要的理论基础。   2.针对参数不确定超混沌(混沌)系统的鲁棒抑制问题,依据Lyapunov稳定性理论和区间系统理论,利用并行分布补偿技术和精确线性化技术,提出了两种基于T-S模糊模型的参数不确定超混沌(混沌)系统的鲁棒镇定方法,并以线性矩阵不等式的形式给出了受控超混沌(混沌)系统的零平衡点鲁棒稳定的充分条件。   3.针对参数不确定离散模糊双曲正切模型和连续T-S模糊模型的混沌反控制问题,分别提出了相应的混沌化方法。在给定任意小控制器增益的前提下,通过设计一个简单的非线性状态反馈控制器并选择合适的控制参数,实现了参数不确定离散模糊双曲正切模型的混沌化,并从理论上严格证明了所产生的混沌满足Li-Yorke混沌定义;通过先将连续T-S模糊模型全局离散化,再设计一个线性状态反馈控制器并对整个闭环系统作一次溢出函数运算,实现了连续T-S模糊模型的混沌化,并从理论上严格证明了所产生的混沌满足Devaney混沌定义。以上混沌化方法无需计算受控系统的Lyapunov指数,因此大大减小了混沌反控制的计算量。   4.针对同结构参数不确定超混沌系统的鲁棒同步问题,提出了基于T-S模糊模型的鲁棒同步控制器设计的统一方法,实现了两个同结构参数不确定超混沌系统的鲁棒完全同步和鲁棒滞后同步。所设计的模糊同步控制器具有结构简单、反应速度快和适用范围广等优点,适合于绝大多数参数不确定超混沌系统的鲁棒同步控制。   5.针对驱动系统参数未知的时变时滞混沌系统的同步问题,依据Lyapunov稳定性理论和H∞控制理论,提出了基于T-S模糊模型的模糊自适应同步控制器设计方法,实现了驱动系统参数未知时变时滞混沌系统的H∞同步,并以线性矩阵不等式的形式给出了驱动系统参数未知时变时滞混沌系统达到H∞同步的充分条件。   6.针对异结构超混沌系统的同步问题,依据Lyapunov稳定性理论和H∞控制理论,提出了基于T-S模糊模型的异结构超混沌系统的H∞同步方法,并以线性矩阵不等式的形式给出了异结构超混沌系统H∞同步的充分条件;依据Lyapunov稳定性理论和精确线性化技术,提出了基于T-S模糊模型的异结构超混沌系统的渐近同步方法。由于不同结构的超混沌系统组成的保密通信系统具有更强的抗破译能力,所以,本文得出的异结构超混沌系统同步的研究结果具有十分重要的理论意义和实用价值。  
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