Takagi-Sugeno模糊时滞系统的稳定性分析与综合

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随着科学技术的进步和生产力的发展,控制系统变得越来越复杂,往往缺乏精确的数学模型,具有高度非线性和不确定性,时滞现象也是其固有特征之一,因此研究非线性时滞系统具有广泛而深远的意义,但目前还缺乏系统有效的分析和综合方法。T-S模糊模型对非线性系统有很好的逼近能力,且便于分析,因此,它成为近年来非线性研究的热点,本文基于T-S模糊时滞模型研究了非线性时滞系统的稳定性分析和综合问题。 首先,论文研究了连续不确定T-S模糊时滞系统的保性能控制问题,基于Lyapunov-Krasovskii(L-K)方法给出了系统稳定的充分条件,采用并行分散补偿方法(PDC)设计了模糊控制器,使得系统渐近稳定,且满足保性能控制要求;基于Piecewise型L-K方法研究了离散T-S模糊时滞系统的H_∞。控制问题,通过模型转换,分析了系统的稳定性,设计了模糊状态观测器和控制器,使得闭环系统渐近稳定且满足性能要求。 其次,论文分别研究了离散T-S模糊单时滞系统和多时滞系统的分析和综合问题,将系统转化为具有不同模型的不确定时滞系统,分析了系统的稳定性,分别基于PDC方法和Piecewise型L-K方法给出了输出反馈控制器设计方法。针对系统的高性能和高精度要求,无需增加模糊建模的精确度,设计了含有双重指标规则的广义输出反馈控制器,相应地,将PDC方法推广为广义PDC方法。 再次,论文研究了T-S模糊时滞系统的时滞相关稳定性问题,提出了一个重要的引理,通过构造一个特殊的L-K泛函给出了保守性更低的时滞相关稳定的充分条件,分别采用状态反馈和广义动态输出反馈方法控制系统,使得闭环系统时滞相关稳定,且满足期望的性能指标。给出了时滞上界的估计值,使得任何小于这个上界的时滞系统均稳定或者能被镇定。研究表明,进一步减少时滞相关镇定条件的保守性在一定程度上依赖于模糊时滞系统鲁棒性的研究。 接着,论文针对T-S模糊全局模型的形式,抽象出一类具有凸多面体参数不确定性的时滞系统,提出了基于多面体L-K泛函的稳定性分析方法,通过增加自由变量的方法,构造性地给出了仿射依赖于系统参数和L-K泛函参数的分析矩阵,继而分别给出了基于单多面体L-K泛函和双多面体L-K泛函的鲁棒稳定性判据,对比研究表明,所提出的判据相对于二次稳 燕山大学工学硕土学位论文定或同时稳定判据,能判断出更大的鲁棒稳定域,大大降低了系统分析的保守性。而且,双多面体卜K泛函方法优于单多面体卜K泛函方法。 最后,论文研究了T七模糊模型在混饨系统中的应用,针对混饨系统的不动点控制问题,给出了非时滞混饨系统时滞反馈、时滞混饨系统无记忆状态反馈和时滞混饨系统时滞反馈的统一的控制器设计方法,不仅为混饨控制提供了新的方法,且为混饨系统的时滞反馈控制提供了新的思路。
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