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《江南大学》 2009年
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基于T-S模型的非线性系统模糊控制器设计及应用

陈珺  
【摘要】: 随着科学技术的迅猛发展,传统控制理论已很难解决复杂非线性系统的建模、分析和设计问题。而模糊控制技术由于具有控制器设计简单、适用于许多非线性系统以及鲁棒性强等特点,自上世纪80年代以来,在控制理论和工程实践方面获得了很大的进展。但是由于模糊控制系统本质上的非线性,使得其稳定性分析与性能设计尚缺乏严格的理论基础,因此难以形成系统化的综合方法。1985年,日本学者Takagi和Sugeno提出的Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型,给模糊控制理论研究及应用带来了深远的影响,使模糊控制系统的稳定性分析上升到一个新的理论高度。特别是近年来与并行分布补偿(PDC)算法以及线性矩阵不等式(LMI)技术的结合,使其成为非线性系统稳定性分析和控制器设计的一种有效处理方法。 本文的研究以非线性系统为主,同时考虑不确定性、时滞、随机跳变等因素的影响。基于Lyapunov稳定性理论,采用并行分布补偿算法,研究了一类非线性系统的模糊控制问题,内容涉及滤波器设计、保性能控制、区域极点配置、非脆弱控制、约束控制、鲁棒性能分析以及鲁棒镇定等方面。所得结果均可统一到一组线性矩阵不等式的处理框架中,由于内点算法的提出,使得求解十分方便。 本文的主要工作包括以下几个方面: (1)在外部干扰和测量噪声统计特性未知的情况下,为连续非线性系统提供一种新的H_∞滤波器设计方法。首先利用T-S模糊模型对该系统进行建模,然后通过引入一个附加矩阵,解除Lyapunov矩阵和系统矩阵的耦合关系,获得具有较小保守性的结果。最后通过仿真验证方法的可行性。 (2)从两方面改进了一类不确定非线性系统的模糊保性能控制器设计方法。第一部分利用分段光滑Lyapunov函数的思想,导出保证系统鲁棒稳定的保性能控制律的存在条件。所得结果避免了寻找公共Lyapunov矩阵解的困难,具有较小的保守性。第二部分基于扩展稳定性条件和等价投影定理,并结合系统响应速度的考虑,给出系统以衰减率α鲁棒渐近稳定的充分条件及具有衰减率α的保性能控制律设计方法。 (3)针对一类具有范数有界时变参数不确定性的非线性系统,采用T-S模糊控制方法并结合闭环系统动态性能的考虑,分别给出了连续情形和离散情形下,系统具有圆盘极点约束的鲁棒保性能控制问题。结果表明,所设计的控制器不仅使系统具有良好的稳态性能,同时也获得了满意的过渡过程特性。 (4)讨论了非线性时滞系统的鲁棒性能分析和综合问题。首先,在放宽稳定性条件的基础上,研究一类同时具有状态时滞和控制时滞的不确定离散非线性系统的鲁棒H_∞保性能控制问题。其次,考虑在控制器存在可加性摄动时,离散非线性时滞系统的非脆弱LQ /H_∞控制器设计方法。所设计的控制器不仅能够保证闭环模糊系统的时滞依赖稳定性,而且还能使系统达到一定的H_∞干扰抑制水平。最后,通过构造一个适当的模糊Lyapunov函数,并结合自由权矩阵的方法,给出一种新的时滞依赖稳定性判据。该判据充分考虑了时滞上下界的信息,并且取消了对时滞导数小于1的限制,比以往结果具有更低的保守性。 (5)从约束控制、H_∞控制、鲁棒控制等几方面入手,采用T-S模糊模型,对非线性Markov跳变系统的稳定性分析和控制器设计作了初步的探讨。基于随机Lyapunov稳定性理论,并采用状态反馈形式,给出跳变系统相应的模糊控制器设计方法。与一般的状态反馈控制器相比,这里设计的控制器增益都是依赖于Markov跳变模态的。 最后对全文进行概括总结,并指出了有待进一步研究和完善的问题。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP13

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2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 何舒平;随机跳变系统的鲁棒控制与故障检测及其应用[D];江南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 王磊;深度混合动力汽车电池组的主动均衡与保护策略研究[D];上海交通大学;2012年
2 高泽峰;模糊双线性系统控制器设计及应用[D];江南大学;2012年
3 许颖;基于模糊理论的车辆防碰撞预警系统研究[D];湖南农业大学;2010年
4 唐斌;混沌系统研究与应用[D];大连交通大学;2012年
5 范堃;自动导引车车载系统研究与实现[D];浙江大学;2013年
6 王锐;TCSC装置的选址定容与阻尼控制方法的研究[D];南京理工大学;2014年
7 程权成;T-S模糊系统非脆弱跟踪控制器设计[D];渤海大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 顾树生,平力;模糊控制系统稳定性分析及控制器设计[J];控制与决策;1991年03期
6 刘飞,苏宏业,褚健;基于模糊模型的不确定非线性系统鲁棒D镇定[J];控制与决策;2002年05期
7 刘满,井元伟,张嗣瀛;区域极点配置问题的研究方法[J];控制与决策;2005年03期
8 陈志盛;孙克辉;张泰山;李勇刚;;基于LMI的不确定离散模糊时滞系统鲁棒控制[J];控制与决策;2006年03期
9 夏元清,韩京清;基于区域极点约束的鲁棒H_2控制(英文)[J];自动化学报;2004年03期
10 闵富红,王执铨;统一混沌系统的耦合同步[J];物理学报;2005年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘国璧;袁宏俊;孙群;孟涛;;基于模糊神经网络的刘翔110m栏成绩预测[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年01期
2 朱琦;王刘芳;王庆军;汪宇;;校验氧化锌避雷器带电测试仪的新方法[J];安徽电力;2009年01期
3 秦瑜;邹志荣;张智;;基于模糊控制的果蔬气调保鲜库的设计[J];安徽农业科学;2008年01期
4 冯瑞琴;;基于PLC和模糊控制技术的污水处理控制系统设计与实现[J];安徽农业科学;2011年34期
5 张德祥;王莹;张倩;张媛媛;;线性控制系统Nyquist稳定判据的教学方法研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年04期
6 冯晓君,刘凤然,郭磊,吴龑,卢灵;智能控制理论在倒立摆控制系统中的应用[J];北方工业大学学报;2003年03期
7 吴娜炯;;Takagi-Sugeno模糊控制器仿真与稳定性分析[J];办公自动化;2008年14期
8 唐富杰;刘如平;杨虎;;模糊控制在结晶器液位控制中的应用[J];包钢科技;2009年02期
9 郭晓林,贾小平;多级阻尼可调减振器的模糊控制研究[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);1998年03期
10 王红岩,秦大同;无级变速汽车综合控制策略的仿真研究[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);2000年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡春雨;李武峰;严辉;;一种新型电动汽车智能充电机的研制[A];第十四届中国科协年会第19分会场:电动汽车充放电技术研讨会论文集[C];2012年
2 岳菊梅;李俊民;闫永义;;基于T-S模型不确定非线性系统的鲁棒非脆弱H_∞控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 梁捷;陈力;;漂浮基空间机械臂姿态、关节协调运动的模糊变结构滑模控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 王俊玲;舒喆醒;陈亮;王忠信;;不确定性非线性离散系统的非脆弱模糊保性能控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 陈志煌;陈力;;漂浮基双臂空间机器人本体与末端抓手协调运动的模糊滑模控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 乔美英;兰建义;;模糊逻辑神经网络控制在交流调速系统中的仿真研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 ;On Optimal H_2/H_∞ Non-fragile Guaranteed Cost Control for T-S Fuzzy System[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 卓秀娟;王俊玲;冯章俊;;基于T-S模糊模型的蒸汽发生器水位的状态反馈控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 ;Non-Fragile H_∞ Robust Control for Uncertain Nonlinear Fuzzy Systems[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
10 张维煜;阮颖;嵇尚华;孙晓东;朱熀秋;;交流混合磁轴承变刚度系数分析与控制系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
3 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
4 吴乐彬;基于电液伺服并联六自由度机构的广义负载模拟理论和实验研究[D];浙江大学;2010年
5 顾全;基于集成智能的膜蛋白受体结构与功能研究[D];东华大学;2010年
6 周巍;煤矿井下搜救探测机器人的路径规划及轨迹跟踪控制研究[D];太原理工大学;2011年
7 朱建光;六相永磁同步电动机驱动控制系统的研究[D];沈阳工业大学;2010年
8 张洪阳;永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现[D];沈阳工业大学;2011年
9 刘江;基于鲁棒估计理论的列车组合定位方法研究[D];北京交通大学;2011年
10 于蓉蓉;光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯小冬;基于模糊PID控制的呼吸机压力控制研究[D];南京医科大学;2010年
2 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
3 马秋环;太阳能辅助热泵多功能复合机的电气化改进及其控制[D];山东科技大学;2010年
4 张永臣;基于ARM的SVG型低压无功补偿控制器的研究[D];山东科技大学;2010年
5 杨列坤;基于运动控制的虚拟样机技术的研究[D];山东科技大学;2010年
6 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
7 李安新;BP神经网络研究与硬件实现[D];山东科技大学;2010年
8 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
9 黄磊;模糊控制技术在热风炉温控系统中的应用研究[D];长春理工大学;2010年
10 杨薇;多轴同步传动磨毛整理机控制技术研究[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王军;;500kV平果可控串补站(TCSC)二次回路抗干扰试验分析[J];安徽电力;2004年02期
2 王军雷;应世杰;李百川;;高速公路汽车追尾预警系统的开发研究[J];安全与环境学报;2006年04期
3 王震坡,孙逢春;电动汽车电池组连接可靠性及不一致性研究[J];车辆与动力技术;2002年04期
4 邵长桥;刘江;荣建;刘世杰;;双车道公路上驾驶员超车行为研究[J];北京工业大学学报;2007年03期
5 何大愚;;我国电力系统及其所需FACTS技术的新发展[J];变流技术与电力牵引;2006年02期
6 顾幸方;陈晋音;;移动机器人未知环境避障研究[J];传感器与微系统;2011年05期
7 陈旭梅,于雷,郭继孚,全永燊;美、欧、日智能交通系统(ITS)发展分析及启示[J];城市规划;2004年07期
8 李新佳;欧洲智能交通建设情况及启发[J];城市交通;2004年02期
9 宋睿卓;罗艳红;刘兆冰;;一类T-S模糊双线性关联大系统的鲁棒H_∞控制[J];东北大学学报(自然科学版);2009年12期
10 李松龄;裴玉龙;雷同飞;;基于神经网络系统的附着系数计算模型[J];东北林业大学学报;2008年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何舒平;随机跳变系统的鲁棒控制与故障检测及其应用[D];江南大学;2011年
2 李吉祥;不确定离散广义系统非脆弱鲁棒控制及鲁棒性能分析[D];哈尔滨理工大学;2011年
3 廖传锦;以人为中心的汽车主动安全预警信息系统研究[D];重庆大学;2005年
4 游峰;智能车辆自动换道与自动超车控制方法的研究[D];吉林大学;2005年
5 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
6 戴红;基于模糊理论的交通信息处理技术研究[D];吉林大学;2007年
7 王永刚;高比能量电化学电容器的研究[D];复旦大学;2007年
8 王利魁;离散Takagi-Sugeno模糊控制系统的稳定性研究[D];大连理工大学;2009年
9 肖伸平;不确定线性时滞系统时滞相关非脆弱鲁棒控制[D];中南大学;2008年
10 郭岗;模糊系统的稳定性分析与控制器设计[D];西安电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王靖宇;自动导引车控制系统的研究与实现[D];西安工业大学;2011年
2 孙奇;AGV系统路径规划技术研究[D];浙江大学;2012年
3 胡克维;自动导引小车AGV的导航和避障技术研究[D];浙江大学;2012年
4 李华强;高速公路追尾防撞报警系统目标探测技术及其电源开发研究[D];长安大学;2003年
5 刘郑国;高速公路追尾碰撞预防报警系统主控单元开发研究[D];长安大学;2003年
6 刘涛;智能型汽车行驶主动安全系统研究[D];重庆大学;2003年
7 曾诚;基于CAN-BUS的汽车防撞报警系统控制单元的研究开发[D];长安大学;2004年
8 朱辉;基于模糊理论的生产计划的控制研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
9 蒋飞;汽车主动避撞雷达系统的研究[D];武汉理工大学;2006年
10 叶军军;基于模糊控制的永磁同步电机矢量控制系统的研究[D];武汉理工大学;2006年
【二级引证文献】
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1 漆燕;汽车防撞预警相关路面状态识别的研究[D];华中科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 高泽峰;模糊双线性系统控制器设计及应用[D];江南大学;2012年
2 张宇;具有不确定时变时滞的离散Markov跳变系统的无源性与耗散性[D];哈尔滨师范大学;2012年
3 艾贤策;车用锂离子超级电容器性能研究及管理系统设计[D];上海交通大学;2013年
4 肖璆;锂离子超级电容组高可靠性数据采集系统设计与研究[D];上海交通大学;2013年
5 吕娜;Markov跳变系统输出反馈鲁棒预测控制[D];鲁东大学;2013年
6 时晟楠;基于Matlab不确定系统中滤波方法的研究[D];东北石油大学;2013年
7 杜石磊;小型锂离子电池主动均衡管理技术研究[D];武汉理工大学;2013年
8 宋军;连续时间线性随机Markovian跳变系统的在线自适应优化控制算法研究[D];安徽大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阮晓钢;潘铁宝;;自学习模糊控制系统的研究与实现[J];电气传动;1992年01期
2 黄苑虹,梁慧冰;从倒立摆装置的控制策略看控制理论的发展和应用[J];广东工业大学学报;2001年03期
3 俞立,陈国定,杨马英;不确定系统的鲁棒输出反馈区域极点配置[J];控制理论与应用;2002年02期
4 申铁龙 ,梅生伟 ,王宏 ,陈增强;鲁棒控制基准设计问题:倒立摆控制[J];控制理论与应用;2003年06期
5 闵富红,王执铨;混沌Lorenz系统延迟反馈控制的机理分析[J];控制理论与应用;2004年02期
6 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
7 王隆杰,毛宗源;利用神经网络进行推理的模糊控制器[J];控制理论与应用;1994年04期
8 彭小奇,梅炽,周孑民,唐英;多变量模糊控制模型辨识方法及其在矿热电炉决策支持系统中的应用[J];控制理论与应用;1994年05期
9 王子栋,郭治;误差方差及圆形区域极点约束下状态估计问题的研究:离散时间情形[J];控制理论与应用;1995年06期
10 刘国荣;模型参考模糊自适应控制[J];控制理论与应用;1996年01期
【相似文献】
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1 周超俊,蒋慰孙,藤井省三;非线性系统的多模态ARMAX模型──一种基于插值理论的模型[J];自动化学报;1995年02期
2 李新忠,简林柯,何钺;连续跟踪轨迹的非线性系统迭代学习控制[J];机床与液压;1997年05期
3 丁伟东,孙志毅,吴聚华;一类非线性系统的迭代学习控制[J];系统仿真学报;2004年01期
4 徐余法;徐余法;俞金寿;;基于神经网络的非线性预测控制[J];电气自动化;2005年05期
5 沈永良;胡致强;赵建华;;基于动态非线性逼近的非线性系统预测控制[J];控制与决策;2007年01期
6 陈作贤;季海波;何德峰;;一类输出反馈非线性系统的鲁棒输出调节[J];中国科学技术大学学报;2008年12期
7 赵彤;许昕;曲绍华;;一类隐含控制输入非线性系统的自适应控制[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2009年06期
8 王慧;容旭东;;非线性系统故障诊断与容错控制技术综述[J];浙江万里学院学报;2010年04期
9 罗国权,和永寿 ,翟应田;电容非线性系统倍周期状态下对小信号的响应[J];云南大学学报(自然科学版);1988年01期
10 韩京清;非线性系统的状态观测器[J];控制与决策;1990年03期
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1 刘勇;沈毅;胡恒章;;递归神经网络自适应滤波器[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1998年
2 徐建闽;欧松;韦岗;;一类非线性系统参数辨识的浮点遗传算法[A];1996年中国智能自动化学术会议论文集(下册)[C];1996年
3 胡维多;文传源;;一个非线性输入输出解耦的动态状态反馈结构[A];1992年中国控制与决策学术年会论文集[C];1992年
4 徐维鼎;;一类非线性系统的线性化[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
5 邓智泉;彭兆行;;异步电动机动力反馈线性化[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
6 秦孝艳;陈卫田;初学导;;不确定非线性系统的鲁棒自适应控制[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
7 曹曙光;;一般非线性系统的规范型[A];第三届全国控制与决策系统学术会议论文集[C];1991年
8 刘成;冯元琨;李春文;杜继宏;;非线性系统弱能控向量的递推算法[A];1997年中国控制会议论文集[C];1997年
9 戴琼海;武宏伟;王普;李衍达;;基于动态递归神经网的鲁棒观测器研究[A];1998年中国控制会议论文集[C];1998年
10 李世华;田玉平;;一类二阶非线性系统的有限时间状态反馈控制器[A];第二十四届中国控制会议论文集(上册)[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 俞杰吴胜 董斌;莫要泛化“非线性”[N];中国国防报;2007年
2 孟庆刚 王连心;中医药研究别忘了非线性[N];中国中医药报;2006年
3 黄尊文;军事思维模式的线性与非线性[N];解放军报;2006年
4 记者 杨晓 实习生 王荍;创建量子力学新论[N];四川日报;2005年
5 徐继鸿;“混沌”的魅力[N];新疆日报(汉);2000年
6 记者 芦伟/北京;非线性制播系统之解决方案[N];电子资讯时报;2003年
7 杨保国 本报记者 吴长锋;“能得人和事不难”[N];科技日报;2010年
8 本版编辑 覃光华 方华 本刊记者 庞亚斌;面向对象技术:让洪水预报更及时[N];中国水利报;2006年
9 张晔 王燕宁;陶醉于非线性之美[N];科技日报;2006年
10 本报记者  张蕾;干科学事业 绘精彩人生[N];光明日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘晓华;非线性系统模糊控制研究[D];大连理工大学;2002年
2 赵峻;基于学习方法的非线性系统主动容错控制研究[D];中国矿业大学;2010年
3 何静;基于观测器的非线性系统鲁棒故障检测与重构方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
4 苏亚坤;基于T-S模糊模型的非线性系统的控制与滤波设计[D];青岛大学;2010年
5 刘鹏;非线性时滞系统最优控制器的近似设计研究[D];中国海洋大学;2005年
6 刘继兵;开放量子体系中几何相位的研究[D];华中科技大学;2008年
7 罗秋滨;一类非线性系统预测控制中的建模问题[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 张果;基于T-S模型的非线性系统的模糊控制[D];西安电子科技大学;2009年
9 张涛;非线性系统控制策略的研究[D];浙江大学;2001年
10 谢楠;不确定非线性时滞系统的保成本控制研究[D];中国海洋大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗忠宝;非线性自适应逆控制在无人机自驾仪中的应用研究[D];吉林大学;2008年
2 张金栋;非线性预测控制的鲁棒性研究[D];兰州理工大学;2003年
3 仲兆准;非线性系统的鲁棒无源化控制[D];南京理工大学;2005年
4 李秀英;非线性系统的模糊辨识与控制[D];黑龙江大学;2005年
5 侯志鹏;基于强化学习的模糊神经网络控制研究及应用[D];华北电力大学(北京);2007年
6 陈信怀;移相全桥零电压开关变换器中的非线性现象及其控制[D];安徽大学;2007年
7 朱丽雅;非线性不确定系统的自适应神经网络控制[D];南京信息工程大学;2008年
8 解琦;基带预失真技术研究[D];西安电子科技大学;2008年
9 刘洪娥;广义预测控制的研究与仿真[D];中国石油大学;2008年
10 贺超英;一类非线性系统的自适应控制器的设计与应用[D];湖南大学;2004年
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