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复杂非线性系统的稳定性和自适应重构控制

杜贞斌  
【摘要】: 本文以复杂非线性系统为研究对象,采用模糊自适应技术讨论了复杂非线性系统的稳定性问题和重构控制问题。文中将模糊T-S模型和自适应模糊逻辑系统有机结合,提出了一套比较实用的基于观测器的复杂非线性系统的模糊自适应控制方案;同时,将模糊自适应技术、鲁棒控制技术和微分几何反馈线性化理论结合起来,提出了一种复杂非线性系统的自适应模糊跟踪控制方案;最后,针对复杂非线性系统,给出了一种模糊重构控制方案。 首先,讨论了一类基于观测器的非线性系统的模糊自适应控制问题。采用模糊T-S模型和模糊观测器对非线性系统建模,引入自适应模糊逻辑系统补偿器用来消除建模误差对系统稳定性的影响。对于H∞控制问题,控制方案使系统快速稳定;对于跟踪控制问题,控制方案使系统输出快速跟踪期望信号。 进一步,为了克服现有的基于模糊T-S模型控制方案的不足,文中针对具有不确定性和多重时延的复杂非线性系统,综合了模糊T-S模型和自适应时延模糊逻辑系统,提出了一种模糊自适应控制方法。采用模糊T-S模型对非线性系统建模;基于线性矩阵不等式技术设计模糊控制器使模糊系统稳定。然后,设计基于自适应时延模糊逻辑系统的补偿器来消除建模误差和不确定性对系统稳定性的影响。文中分别研究了系统状态可量测和不可量测的情形,解决了当系统的建模误差和不确定性不满足匹配条件或约束条件的非线性系统的H∞控制问题和跟踪控制问题。 其次,针对多输入多输出非线性系统,文中将自适应模糊控制和自适应模糊辨识结合起来,提出了一种改进的自适应模糊跟踪控制方案。设计辨识器用来辨识非线性系统的未知部分。自适应算法中,不但跟踪误差而且辨识误差都参与模糊逻辑系统中的参数调节。该方法能快速的实现跟踪目的。 同时,为了弥补模糊自适应技术研究多输入多输出多重时延非线性系统的不足,文中构建了一种自适应时延模糊逻辑系统来逼近时延函数并对非线性系统建模,提出了一种非线性多重时延系统的跟踪控制方案。克服了要对时延部分做假设的不足。 最后,针对不确定非线性系统,提出了一种模糊重构控制方案。控制方案成功的应用于歼击机飞行控制系统中,仿真结果表明了方法的有效性。


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