非线性约束系统模糊自适应混合控制及稳定性分析

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本文针对几类状态不可测的非线性不确定系统,应用模糊逻辑系统性质、自适应反步递推(backstepping)技术和李亚普诺夫稳定性理论,研究模糊状态观测器、平行补偿模型、自适应模糊混合控制器的设计方法及其控制系统稳定性问题。主要研究内容如下:(1)针对一类带有常值约束的状态不可测的单输入单输出(SISO)非严格反馈非线性系统,研究模糊自适应混合控制设计问题。利用模糊逻辑系统辨识系统未知动态,设计模糊状态观测器,并利用所设计的模糊状态观测器,建立平行补偿模型。基于命令滤波(commend filter)和自适应backstepping控制技术,给出模糊自适应混合输出反馈控制设计方法。基于混合障碍李亚普诺夫(BLF)稳定性理论,证明闭环系统的稳定性和收敛性。仿真结果进一步验证所提控制方法的有效性。(2)针对一类带有时变约束的单输入单输出状态不可测非线性不确定系统,应用模糊逻辑系统对被控对象建模。将系统状态和平行补偿模型之间的预测误差与补偿跟踪误差相结合,提出带有时变约束的模糊混合自适应控制方法。基于李亚普诺夫稳定性理论,证明了闭环系统的稳定性、收敛性。仿真结果进一步验证所提控制方法的有效性。(3)针对一类带有时变约束的多输入多输出(MIMO)非线性不确定系统,提出基于观测器的模糊自适应混合控制方案。采用模糊自适应backstepping控制设计和指定性能控制技术,提出一种指定性能输出反馈混合控制设计方法。基于李亚普诺夫稳定性理论,证明闭环系统的所有信号都是半全局一致最终有界的,且跟踪误差收敛到一个指定的性能边界内。仿真研究进一步验证所提方法的有效性。
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