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基于事件触发策略的复杂模糊系统反馈控制及降阶分析

陈倩倩  
【摘要】:在实际工业应用中,被控系统往往存在各种强非线性,针对这样的复杂动态系统,亟需一种能够快速响应、结构简单并具有强鲁棒性的非线性控制方法以保证控制系统的性能指标,这一直是学者们研究工作的重点。自模糊控制方法提出以来,T-S模糊建模被认为是研究这类复杂非线性动态系统的有效方法,产生了大量的成果。另一方面,随着现代计算机领域的高速发展,许多实际非线性系统实际处于网络环境下,这类网络化控制系统经常出现通信负载超负荷、计算量大、资源浪费等现象,事件触发通信策略是目前针对这些现象的一种有效解决办法。由于实际系统中控制器阶次不宜太高,控制器降阶技术也得到了不断发展。低阶控制器更易于实现,计算复杂度较低,达到更好的控制品质。目前已有的大多数事件触发控制的研究成果都是针对线性系统,非线性事件触发控制研究更加值得研究。其中,基于T-S模糊模型的事件触发协同控制虽然已有部分成果,但仍然需要进一步完善。本论文在已有的模糊控制方法的研究成果上,以离散时间T-S模糊模型为基本研究对象,引入事件触发通信机制,进一步拓展了模糊控制和事件触发策略的协同设计方法,并成功应用到单机械臂系统中,最后将研究内容推广到控制器降阶中。论文的主要工作如下:(1)研究离散时间复杂模糊系统的事件触发状态反馈控制器设计问题。针对离散时间T-S模糊系统,基于分布式补偿思想,通过状态反馈设计控制器,使得相应的动态增广系统满足H_∞性能下的渐近稳定性,通过严格的理论推导得到控制器设计算法,并给出了仿真验证。(2)研究离散时间复杂模糊系统的事件触发输出反馈控制器设计问题。基于事件触发策略的突出优势和输出反馈控制的实际作用,同时考虑事件产生器通信机制、间隔时变延迟和数据丢包率来构造一个闭环系统,选取合适的李雅普诺夫函数,得到一个保守性较低的均方渐近稳定性条件,并具有一定的(?)_2-(?)_∞性能,设计输出反馈控制器参数。最后通过单机械臂系统验证其可行性和有效性。(3)研究具有预定性能指标的模糊输出反馈控制器降阶问题。基于模糊系统的高阶输出反馈控制器,直接设计其降阶模糊控制器,构造误差系统。应用投影定理和锥补线性化算法得到控制器降阶后的参数。仿真效果表明,所设计的模糊输出反馈控制器降阶方法,不仅能取得一般模糊控制方法的控制效果,还能降低控制器阶数,更好地实现控制目标。


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