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网络量化与丢包环境下模糊网络化系统滤波设计与镇定控制研究

夏剑峰  
【摘要】:随着通信技术和计算机技术的不断更新换代,网络控制系统逐渐在实际工业控制系统中获得广泛应用,并在控制精度、系统容量以及经济性方面取得长足进步。然而,由于控制系统网络自身存在的一些缺陷,例如网络量化、网络丢包等,也会在信号滤波和网络控制等方面带来一些新的挑战性问题。本文针对网络量化与丢包环境下模糊网络化系统滤波设计与镇定控制研究问题展开了相关研究,基于Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型,分别提出了网络化直流电机系统峰峰值滤波设计方法、非线性系统的T-S模糊可靠控制设计方法以及非线性系统的T-S模糊多时刻切换型可靠控制设计方法。具体地,本文研究包括如下三部分:1、针对实际工业中广泛应用的直流电动机网络控制系统信号滤波问题,提出了一种网络化直流电机系统峰峰值滤波设计方法。采用T-S模糊模型对电动机系统非线性项进行建模,并且考虑模糊加权函数变量受到网络量化的影响而提出一种模糊加权函数区间化表示方法;将模糊加权函数的区间范围信息融合到所设计的实时切换型滤波器设计中。在所设计的滤波器在线运行时,能够实时地将量化后的模糊加权函数在线归类到相应的分组里,从而切换到对应的工作模态。由于引入了更多的滤波器增益矩阵,使得滤波误差系统在获得渐近稳定的基础上其所满足给定的峰峰值性能指标比最近文献中给出的相关结果更为优异。2、针对不可靠通信链路下非线性系统的模糊控制设计问题,提出了一种非线性系统的T-S模糊可靠控制设计方法。为了减少相关前人研究结果的保守性,本文将先进的齐次多项式方法拓展到非线性系统的T-S模糊可靠控制设计问题中,综合利用当前采样时刻的模糊加权函数以及上一采样时刻的模糊加权函数而设计出一种时延控制器,这种控制器可以引入更多的决策变量,从而产生更大的灵活性与设计裕量,最终进一步降低控制设计条件的保守性。此外,需要指出的是该方法在降低控制设计条件保守性的同时在一定程度上增加了控制算法的计算复杂度。3、为了进一步提高上述T-S模糊可靠控制设计的算法效率,提出了一种非线性系统的T-S模糊多时刻切换型可靠控制设计方法。通过对模糊加权函数的多个采样时刻组成的联合空间进行更细致的划分,更加深入的利用了模糊系统中潜在的有用信息,提出了新颖的T-S模糊多时刻切换型可靠控制器,获得了保守性进一步降低的控制设计条件;更为重要的是,所提出方法成功去除了复杂的增广矩阵,显著降低了控制算法的计算复杂度,获得了较为理想的不可靠通信链路下非线性系统的模糊控制设计解决方案。


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