分数阶T-S模糊系统的稳定性分析与控制器设计

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:andysonz
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自1695年诞生以来,分数阶微积分作为重要的数学分支,一直被不断的研究。因为很多现实的系统可以通过分数阶系统建模得到更加精确的数学模型。近年来,分数阶微积分也越来越多的被应用在诸多不同的科学和工程领域,如流体力学、图像处理、地震分析、粘弹性阻尼器、分数阶PID控制器电力分形网络,信号处理与控制等不同领域。由于分数阶微积分本身的数学性质,使得分数阶导数方程的数值计算复杂性相对较高,但是随着计算机计算能力的提高,有关分数阶系统的研究也越来越广泛和深入。目前,分数阶系统的研究涉及到很多方面,但是关于分数阶T-S模糊系统的理论研究还相对较少,因此,本文对于分数阶T-S模糊系统和带有非线性不确定参数的分数阶T-S模糊系统的稳定和镇定问题进行了研究和探讨。本文以分数阶系统的LMI判据为基础,以分数阶T-S模糊系统和带有非线性不确定参数的分数阶T-S模糊系统为对象,主要研究了分数阶T-S模糊系统的稳定性,状态反馈控制器设计和输出反馈控制器设计问题,分别给出了系统稳定和可镇定条件,并基于这些条件求解状态反馈控制器和输出反馈控制器。此外为不同的稳定性和镇定性定理给出了仿真算例,验证了所给镇定条件和控制器设计的有效性和可行性。本文的主要内容介绍如下:第一,介绍了分数阶微积分和模糊系统的发展历史和研究现状。详细阐述了分数阶微积分相关的基础知识,介绍了分数阶微积分的主要理论,简要说明了不同分数阶微积分定义之间的关系。引入了三个广义函数:Mittag-Leffler函数、Gamma函数和Beta函数。这三个函数在分数阶微积分运算中都需要用到。第二,研究了分数阶T-S模糊系统的稳定性问题。主要利用了分数阶系统的线性矩阵不等式(LMI)判据,将该判据扩展到分数阶T-S模糊系统,对分数阶T-S模糊系统的稳定性进行了研究。首先,给出了分数阶T-S模糊系统渐近稳定的充分条件。其次给出了带有非线性不确定参数的分数阶T-S模糊系统的渐近稳定的充分条件。第三,研究了分数阶T-S模糊系统的状态反馈镇定问题。给出了分数阶T-S模糊系统和带有非线性不确定项的分数阶T-S模糊系统的镇定判据。利用并行分布补偿(PDC)的方法,设计了模糊状态反馈控制器,然后根据镇定判据,利用线性矩阵不等式(LMI)进行求解,若有可行解,则说明可以通过该镇定判据设计的状态反馈控制器使不稳定系统渐近稳定。第四,研究了分数阶T-S模糊系统和不确定分数阶T-S模糊系统的输出反馈问题,利用并行分布补偿法(PDC)分别为模糊子空间设计了静态输出反馈控制器和动态输出反馈控制器,分别给出了分数阶T-S模糊系统和不确定分数阶T-S模糊系统的输出反馈镇定条件。基于该镇定条件,求解矩阵不等式,若有可行解,则说明可以通过该镇定条件为不稳定系统设计输出反馈控制器使得不稳定系统渐近稳定。此外,每一章都建立了基于MATLAB/SIMULINK的仿真平台,给出了数值仿真结果,并从理论基础上对仿真结果进行了分析。数值仿真结果证明了所给稳定条件和镇定条件以及控制器设计的有效性。
其他文献
矢车菊素-3-葡萄糖苷具有极强的抗炎和抗氧化能力,但摄入体内后会被代谢为多种代谢产物。而矢车菊素-3-葡萄糖苷化学结构复杂,合成困难,自然条件下不稳定,其代谢产物主要为简单酚酸,结构简单,容易合成,具有规模化生产的潜力。本团队前期研究已筛选出3种具有较强活性的矢车菊素-3-葡萄糖苷的代谢产物:原儿茶酸,阿魏酸,香草酸,为了探究其在养殖中应用前景,本研究通过动物饲养实验比较3种代谢产物对断奶仔猪肠道
粗饲料是反刍动物的基本日粮,其长度是影响动物采食和消化的重要指标之一。目前,国内外大多数文献都集中在全混合日粮(Total Mixed Rations,TMR)中粗饲料长度对反刍动物瘤胃发酵的影响。在反刍家畜体内,适当的粗饲料长度能影响瘤胃发酵参数、瘤胃微生物活性、提高产奶量,并对采食、咀嚼、反刍、唾液分泌都具有很好的调节作用,但目前单纯针对TMR中稻秸不同粒度大小对反刍动物影响的研究鲜有报道。人
随着德国工业4.0、中国制造2025计划的推进,个性化、定制化、柔性生产模式成为制造业发展的主流方向。在柔性生产模式下,柔性装配系统需要激光导引AGV(Automated Guided Vehicle)搬运物料。因此,对AGV路径规划的研究不仅能够提高物流系统的运行效率,更能够改善整个柔性装配系统的生产效率。本文主要研究激光导引AGV在柔性装配系统中的单AGV路径规划和多AGV路径规划。在单AGV
随着时代的发展以及可持续发展理念的逐渐深入,各种组织与机构的可持续发展得到越来越多的重视。传统的粗放式生产中产生了许多环境污染与资源浪费问题,以及出现了许多企业为了利润而忽略员工相关福利待遇以及工作环境的情况。因此,许多国家制定相关法律法规促进企业实现可持续发展。与此同时,现代物流中也出现了许多环境破坏以及相关从业人员遭受不合理待遇等问题。因此,现代物流的可持续发展具有一定的必要性,以可持续发展为
Al-Si系铸造铝合金因其密度低、比强度高、优秀的耐磨性能等特点,被广泛应用工业轻量化生产中。但是传统的Al-Si系铸造铝合金刚度较低,与传统的钢铁材料相比没有任何优势。为了提高Al-Si系铸造铝合金的刚性,本文以Al-Si-Cu-Ni合金为基础,探究了不同Cu和Ni质量分数下合金组织与性能的变化。通过Thermo Calc软件和DSC曲线确定合金的相变过程,进而确定了合理的T6工艺。为了进一步提
在计算机视觉和计算机图形学中,对三维重建的研究一直是一个热点,而且以低成本、快速、精确为目标向前发展。2010年微软公司开发的Kinect系列的深度相机,大大促进了低成本的三维重建的研究。本文就是围绕Kinect系列的第二代深度相机Kinect v2进行三维重建的研究,主要研究内容如下:(1)详细研究并介绍了 Kinect v2相机的工作原理和部件构成,对于Kinect V2测量输出的稳定性做了相
点焊机器人在车辆、船舶及航空、航天制造业中应用十分广泛,其性能水平决定了很多工业产品的质量。目前,我国生产的点焊机器人产品在寿命、可靠性和机构精度上距离世界顶级水平还具有较大差距。本文在基于一定的理论分析基础上主要针对影响点焊机器人机构精度和可靠性的各类因素在Matlab和ADAMS中进行了大量仿真分析试验,最终设计出了能够综合多种误差因素快速计算出机器人机构精度可靠度的程序界面。具体研究内容可以
“效用”初时本义为“效劳、发挥作用”,至北宋中期,军中形成了特殊的“效用”群体以及“勇敢效用”,为后来正式效用兵的形成奠定了基础;而后历经北宋末年、南宋初年的战乱,在宋军重组军事力量的过程中,正式的“效用兵”群体则形成了。效用兵之正式组建和发展壮大,既适应了两宋之交时,宋廷内忧外患下亟需重组军事力量和提高军队战斗力的需要,又在更大程度上,体现了宋代“务实防弊”的根本政策理路。其召募效用兵的来源,仍
铝合金的微观组织对其强度、塑性及使用性能等具有重要影响。传统的微观组织预测方法不仅理论和实验工作量大,而且通常还局限于某一特定材料和工艺条件。本文针对铸造铝合金建立了微观组织的人工神经网络预测模型,其预测高效、结果精确。本文主要基于6系和7系铝合金微观组织建立训练数据集,分别利用BP神经网络和NALU神经网络方法建立了铝合金微观组织平均晶粒尺寸预测模型,并用训练数据之外的其他系列的铝合金对所建模型
H型钢强度高、结构自重轻和设计灵活,得到广泛应用。但由于截面形状比较复杂,在线控冷极易出现冷却不均现象,使H型钢产生翘曲和弯曲,还可能影响组织分布和机械性能。结合“十三五”国家重点研发计划“长型材智能化制备关键技术”项目中子课题“复杂断面型材智能化生产及应用示范”,以材质为Q235、型号为H200×200 mm的H型钢为研究对象,在ANSYS软件中建立了 H型钢冷却过程的三维有限元模型,通过有限元