收藏本站
《江南大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于神经网络的复杂非线性系统鲁棒控制与滤波研究

栾小丽  
【摘要】:本论文针对两大类型的复杂非线性系统,即非线性不确定Markov跳变系统和温室气候控制系统,借助于神经网络这一智能工具,分两大部分分别研究和探讨了其鲁棒控制和非线性滤波问题。 第一部分,以一类非线性Markov跳变系统的鲁棒控制和滤波为引线,逐步深入地分析和探讨了跳变转移概率未知条件下的非线性Markov跳变系统的稳态性能和暂态性能。 首先,针对一类含有不确定项和有界外部干扰的非线性Markov跳变系统,用智能方法研究其鲁棒性能分析与综合问题。将神经网络与鲁棒控制相结合,运用线性微分包含方法,对近似非线性项的神经网络进行分段线性化设计,再将线性微分包含方法表示的神经网络代入到这类非线性系统中,使得对允许的不确定性、外部干扰以及神经网络建模误差,相应的闭环控制系统或闭环误差系统鲁棒随机稳定且满足H∞性能指标。 接着,考虑实际工程中跳变转移概率的难以获得性,深入分析跳变转移概率未知条件下的非线性Markov跳变系统的稳态性能,研究其鲁棒H∞控制及鲁棒H∞滤波问题。考虑建模误差带来的系统不确定项,在过程激励噪声和测量噪声统计特性无法获知的情况下,给出鲁棒H∞控制器和鲁棒H∞滤波器设计方法。基于Lyapunov稳定性理论,给出相应控制器和滤波器的存在条件。 然后,根据实际工程需要,深入探讨了非线性Markov跳变系统的暂态性能问题,即在给定的有限时间区限内,对所有允许的参数不确定性、外部干扰以及神经网络建模误差,闭环系统的轨迹不超过某一给定的界限。在跳变转移概率完全已知和部分已知两种情况下,讨论了系统的鲁棒有限时间镇定及滤波问题,并给出了最优有限时间控制器和最优有限时间滤波器的具体设计方案。 第二部分,以提高温室气候系统的控制精确度为目的,分别从提高控制决策策略的自适应能力和滤波精度两个角度出发,深入而系统的研究了提高温室气候控制精度的关键技术。 首先,从提高控制决策策略的自适应能力方面考虑,研究外界干扰时变条件下的温室气候控制系统的神经网络鲁棒自适应控制策略,不仅分析了其稳定性、收敛性、鲁棒性,而且所提出的神经网络和反馈线性化控制相结合的鲁棒自适应控制策略,对提高温室气候的控制质量具有重要意义。 其次,从滤波器角度出发,当系统过程激励噪声和测量噪声为互不相干的高斯白噪声时,提出了利用扩展卡尔曼滤波器对温室室内气候控制系统进行精确参数估计的方法。仿真结果表明,经过扩展卡尔曼滤波器估计后的系统的控制精度得到了明显的提高。 接着,为了减少线性化误差对非线性温室气候系统控制精度的影响,采用不敏卡尔曼滤波方法对非线性系统进行高精度的滤波。不敏卡尔曼滤波器可以通过本身的自适应调整来减轻模型误差的影响,且不需要对非线性系统进行线性化,实现相对简单。 最后,为了减小对真实噪声的高斯性假设误差对滤波性能的影响,进而提高温室气候系统的控制精度,研究了能在非高斯噪声下具有较高估计精度的非线性粒子滤波方法,解决了长期以来工业过程控制中对非线性非高斯噪声干扰较难控制的问题。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP13

免费申请
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张如;吴俊伟;孙国伟;;LMI的鲁棒H_∞滤波在惯导初始对准中的应用[J];火力与指挥控制;2007年08期
2 刘飞,周洪亮;基于神经网络的最优保代价控制器设计[J];控制工程;2003年05期
3 栾小丽;刘飞;;输出概率密度函数鲁棒弹性最优跟踪控制[J];控制工程;2008年05期
4 屈百达,黄小原;多时滞系统H_∞鲁棒控制(英文)[J];控制理论与应用;1999年06期
5 刘飞;张曦煌;;L_2增益约束下跳变系统鲁棒控制[J];控制理论与应用;2006年03期
6 韩京清;;反馈系统中的线性与非线性[J];控制与决策;1988年02期
7 潘晓宁,胡寿松,侯霞;不确定非线性系统的神经网络自适应H_∞跟踪控制[J];控制与决策;2004年06期
8 沈艳军;;一类线性离散时间系统有限时间控制问题[J];控制与决策;2008年01期
9 何舒平;刘飞;;Markov跳变系统的有限时间状态反馈镇定[J];控制与决策;2009年01期
10 栾小丽;刘飞;;随机系统输出概率密度函数的有限时间镇定[J];控制与决策;2009年08期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 朱进;Markov跳跃系统的鲁棒Kalman滤波与非线性控制[D];中国科学技术大学;2006年
2 陈珺;基于T-S模型的非线性系统模糊控制器设计及应用[D];江南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王军;基于LMI的参数不确定线性系统鲁棒H_∞滤波方法研究[D];郑州大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜绍飞,刘之洋;人工智能及其在土木工程中的应用[J];四川建筑科学研究;1997年01期
2 张宇力;;针对倒塌房屋瓦砾分布的模糊神经网络预测[J];四川建筑科学研究;2006年01期
3 王倩;蒋林华;张京丰;徐海群;;模糊神经网络在粉煤灰混凝土强度预测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年06期
4 张彤;王建平;孟改样;;异因同果关联神经网络在工程造价中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2009年02期
5 翁兴中;蔡良才;;基于神经网络理论的机场沥青道面状况评定[J];四川建筑科学研究;2010年01期
6 房荣波,魏元,杨海峰;转炉钢水出钢温度的预测[J];鞍钢技术;2002年04期
7 梁学斌;;离散Hopfield神经网络的统一描述[J];安徽大学学报(自然科学版);1993年02期
8 倪志伟;;BP网络中激活函数的深入研究[J];安徽大学学报(自然科学版);1997年03期
9 周鸣争;人工神经网络在自动控制系统中的应用[J];安徽机电学院学报;2000年02期
10 杨绪兵,韩自存;ε不敏感的核Adaline算法及其在图像去噪中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 严传魁;王如彬;;基于汉密尔顿原理的神经元模型[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 刘宏亮;段广仁;;具Markov参数的中立型Ito微分系统的指数稳定性[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 ;An LMI Method for Stabilization for Linear Systems on Finite Time Horizon[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 刘慧贤;丁世宏;李世华;陈夕松;;基于有限时间控制的永磁同步电机位置伺服系统[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 张娟;陈杰;段梅;;基于神经网络和广义经典分配算法的多传感器航迹关联[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 隋金雪;杨莉;华臻;张鑫;;改进的BP网络在火焰燃烧状态识别中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 刘慧贤;王钊;李世华;;基于有限时间控制的永磁同步电机位置跟踪系统[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 ;Synthesis of Boolean Networks Via Semi-tensor Product[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
9 孟凡华;吴学礼;杜太行;;一种新型联想记忆神经网络在非线性系统辨识中的研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
10 张博平;李亚智;张开达;;神经网络在复合材料层合板刚度退化中的应用[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 李桃迎;交通领域中的聚类分析方法研究[D];大连海事大学;2010年
4 李华文;船舶交通管理系统经济社会影响评价研究[D];大连海事大学;2010年
5 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
6 张城明;非线性时滞系统最优控制及在海洋平台减振控制中的应用研究[D];中国海洋大学;2010年
7 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
8 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
9 朱松;随机回归神经网络的动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
10 刘强;基于复杂系统的铁路客流预测方法研究[D];中国铁道科学研究院;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李连昌;新安煤田二_1煤层煤与瓦斯突出危险程度预测[D];河南理工大学;2010年
2 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
3 罗婷婷;飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
5 李安新;BP神经网络研究与硬件实现[D];山东科技大学;2010年
6 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
7 张永宾;居住区景观设计方案评价方法初探[D];中南林业科技大学;2009年
8 徐小任;基于BP神经网络的城镇网络地价评估模型研究[D];广西师范学院;2010年
9 李娜;基于神经网络的非线性系统H_∞控制[D];广西师范学院;2010年
10 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金学波,孙优贤;参数不确定系统鲁棒H_∞保代价滤波器设计新方法[J];电路与系统学报;2005年04期
2 伦淑娴,张化光;一类非线性时滞离散系统模糊H_∞滤波器的设计[J];电子学报;2005年02期
3 刘曙光,王志宏,费佩燕,王斌;模糊控制的发展与展望[J];机电工程;2000年01期
4 洪奕光,王剑魁;一类非线性系统的非光滑有限时间镇定[J];中国科学E辑:信息科学;2005年06期
5 程代展,秦化淑;非线性系统的几何方法(下)——目前动态与展望[J];控制理论与应用;1987年02期
6 朱纪洪,郭治;连续时变不确定系统约束方差/H_∞鲁棒状态滤波[J];控制理论与应用;1997年03期
7 俞立,陈国定;线性时滞系统的无源控制[J];控制理论与应用;1999年01期
8 郑科,徐建明,俞立;基于T-S模型的倒立摆最优保性能模糊控制[J];控制理论与应用;2004年05期
9 陈建勤,吕剑虹,陈来九;利用关系矩阵分析模糊控制系统的稳定性[J];控制理论与应用;1995年05期
10 韩正之,陈树中;Morgan问题始末[J];控制与决策;1990年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高红亮;;先进控制技术方法及其应用[J];可编程控制器与工厂自动化;2010年08期
2 杨志峰;雷虎民;李庆良;李炯;;基于RBF神经网络的导弹鲁棒动态逆控制[J];宇航学报;2010年10期
3 胡慧;刘国荣;;基于神经网络干扰观测器的一类不确定非线性MIMO系统H_∞跟踪控制[J];控制与决策;2009年03期
4 肖前贵;张敏;胡寿松;;基于加权式多模型结构的歼击机自适应重构控制(英文)[J];Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics;2010年03期
5 晋玉强;史贤俊;王学宝;;基于神经网络的BTT导弹鲁棒动态逆设计[J];系统工程与电子技术;2008年02期
6 罗伟林,林桐;基于神经网络的具有不确定性因素的RLED机器人鲁棒控制[J];福州大学学报(自然科学版);2002年06期
7 牛玉刚,杨成梧;机器人轨迹跟踪的一种自适应神经鲁棒控制(英文)[J];控制理论与应用;2000年06期
8 连丽艳,王艳秋;神经网络鲁棒控制器的设计及应用研究[J];微电机;2004年05期
9 刘勇,沈毅,胡恒章,李士勇;控制系统的神经网络鲁棒设计方法[J];航空学报;1999年01期
10 牛玉刚,杨成梧,邹云;不确定机器人轨迹跟踪的自适应神经网络控制[J];电工技术学报;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王文庆;韩崇昭;;基于神经网络的不确定控制系统自适应鲁棒控制[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
2 刘建军;何玉敖;;基于人工神经网络(ANNs)的结构振动鲁棒控制[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2003年
3 董文杰;贾英民;;H_2/H_∞混合控制的凸最优化设计[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
4 张永春;霍伟;;串并联微动机器人的鲁棒控制[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
5 叶庆凯;;鲁棒控制工具箱的研制[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
6 韩京清;张文革;高志强;;模型配置自抗扰控制器[A];1998年中国控制会议论文集[C];1998年
7 潘永湘;吴转峰;李强;;一种基于串联BP算法的神经网络自适应逆控制方法[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
8 李响;郝继飞;苗见阳;;MIMO系统的广义误差反馈控制[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
9 徐道义;钟守铭;;大系统分散控制与鲁棒控制的几个结果[A];1994年中国控制会议论文集[C];1994年
10 朱立禺;;基于BP神经网络的广义预测控制[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 于翔;数字神经网络中的协同应用[N];网络世界;2009年
2 健康时报特约记者  张献怀;干细胞移植:修复受损的神经网络[N];健康时报;2006年
3 邹丽梅 陈耀群;江苏科大神经网络应用研究通过鉴定[N];中国船舶报;2006年
4 记者 孙刚;“神经网络”:打开复杂工艺“黑箱”[N];解放日报;2007年
5 陈可;鲁棒控制理论及航天应用成果丰硕[N];科技日报;2006年
6 本报首席记者 任荃 实习生 史博臻;轨交“神经网络”触动创新神经[N];文汇报;2011年
7 计算机世界实验室 韩勖;当布线系统遭遇神经网络[N];计算机世界;2009年
8 曹建兵 李祖兵 特约记者 何天进 本报记者 于莘明;给导弹植入“神经网络”[N];科技日报;2005年
9 姜恩 记者 张丽辉;燕山大学关新平教授获2006年度高校自然科学一等奖[N];河北日报;2007年
10 谭薇;“潮湿计算机”:拥有人类智慧的超级大脑[N];第一财经日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 栾小丽;基于神经网络的复杂非线性系统鲁棒控制与滤波研究[D];江南大学;2010年
2 张敏;复杂非线性系统的智能自适应控制研究[D];南京航空航天大学;2008年
3 黄自元;扫描探针显微镜智能自动化策略研究及应用[D];上海大学;2004年
4 邹新生;飞行器非线性参数辨识与鲁棒控制研究[D];清华大学;2006年
5 丰保民;自由漂浮空间机器人轨迹规划与轨迹跟踪问题研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 蓝益鹏;永磁直线电机伺服系统鲁棒控制的研究[D];沈阳工业大学;2007年
7 刘大亮;一种球形移动机器人的运动分析与控制技术的研究[D];北京邮电大学;2009年
8 赵新华;水下超高速航行体动力学建模与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
9 丛佩超;空间机械臂抓取目标的碰撞前构型规划与控制问题研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
10 冯伟;超小型无人直升机飞行姿态的鲁棒控制研究[D];上海大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁萍;基于主动队列管理的网络拥塞控制若干问题研究[D];南京理工大学;2008年
2 秦磊;随机跳变系统的容错控制[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 于红霞;多模型自适应控制在过热气温控制系统中的应用研究[D];东北大学;2008年
4 杨立儒;基于神经网络的电路故障诊断的研究与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
5 刘兰兰;基于神经网络和遗传算法的H型钢粗轧工艺参数优化研究[D];山东大学;2011年
6 田鹏明;基于神经网络的振动主动控制研究[D];太原理工大学;2012年
7 姜宇;发动机裂解设备故障诊断技术的研究[D];吉林大学;2012年
8 邢远凯;基于决策树和遗传算法的神经网络研究及应用[D];浙江大学;2010年
9 高宝建;基于神经网络的月降水预报模型在洪泽湖的应用研究[D];南京信息工程大学;2012年
10 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026