基于区间二型T-S模糊模型的输出反馈网络预测控制方法研究

来源 :重庆邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:CT1978
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在信息化和工业化深度融合的大背景下,运用信息通信技术改造传统流程工业,实现工业过程的网络化控制是发展的必然趋势,但是这也给预测控制带来了巨大的挑战。常规预测控制并不具备处理信号在网络传输过程中必然会遇到的量化和丢包等问题的能力,如果将采用常规预测控制算法的工业工程直接置于网络控制模式下,必将对系统的控制品质以及安全生产造成不利影响。因此,本文以解决网络控制系统中的量化和丢包问题为目标,以李雅普诺夫稳定性理论为性能保证的基本方法,以二次有界技术、线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)方法为基本工具,基于区间二型(Interval type-2,IT2)Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型,系统地研究非线性网络控制系统的输出反馈预测控制综合方法。本文的主要内容分为以下三个方面:1.研究了具有丢包和量化的IT2 T-S模糊网络控制系统的输出反馈预测控制综合方法。首先,利用扇形有界方法描述量化误差,采用马尔可夫链刻画随机丢包过程,由此建立了量化丢包网络环境下的非线性系统数学模型;然后,基于离线设计的状态观测器,在线求解了使无穷时域性能指标上界最小的预测控制优化问题;最后,针对得到的估计状态,构建了一种能够保证优化控制问题递归可行性且在线更新估计误差集合的策略。2.针对干扰作用下的IT2 T-S模糊网络控制系统,分别研究了无自由控制作用和有自由控制作用的输出反馈预测控制综合方法。首先,通过引入二次有界技术,得到了干扰作用下网络控制系统的稳定性描述方法,并在此基础上给出了状态观测器的线性矩阵不等式条件;然后,通过将无穷时域性能指标参数化为单个状态反馈律(参数化为一个自由控制作用加单个状态反馈律),得到了干扰作用下无自由控制作用(有自由控制作用)的输出反馈预测控制综合方法;最后,分别分析了两种预测控制方法的递归可行性,并给出了闭环系统稳定性证明。3.研究了具有有界干扰和丢包的IT2 T-S模糊网络控制系统的事件触发动态输出反馈预测控制综合方法。首先,为了降低通信负担,设计了一种事件触发机制来决定当前的测量输出是否被发送到通信链路中;然后,基于二次有界技术,通过在线最小化二次性能指标上界得到了参数依赖的动态输出反馈预测控制综合方法;最后,为了提高控制性能,给出了计算更紧凑的估计误差集合的辅助优化问题。
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