基于模糊雙曲正切模型的自適應(yīng)控制方法研究.pdf

1、非線性控制系統(tǒng)是當(dāng)今一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，但至今仍缺乏系統(tǒng)的和有效的處理方法。20世紀(jì)80年代以來(lái)，模糊控制因不需要精確的數(shù)學(xué)模型并且可以有效地利用專(zhuān)家知識(shí)，已經(jīng)被成功地應(yīng)用到很多控制領(lǐng)域上。因此，深入研究非線性系統(tǒng)的模糊控制與自適應(yīng)控制對(duì)解決非線性系統(tǒng)控制問(wèn)題具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 模糊雙曲正切模型或廣義模糊雙曲正切模型是繼模糊關(guān)系模型、T-S模糊模型、模糊動(dòng)態(tài)模型被提出之后的又一類(lèi)模糊模型，它具有許多獨(dú)特特性，并在非線性

2、系統(tǒng)控制上有了一些應(yīng)用。但它在控制方面的應(yīng)用還有很大潛力沒(méi)有挖掘出來(lái)。本文開(kāi)展了基于模糊雙曲正切模型的模糊自適應(yīng)控制方法的研究，取得了如下成果1．針對(duì)一類(lèi)離散非線性系統(tǒng)，研究了一種新的基于廣義模糊雙曲正切模型的模糊自適應(yīng)控制方法。該方法中采用廣義模糊雙曲正切模型作為未知非線性對(duì)象的辨識(shí)器，以此為模糊自適應(yīng)控制器參數(shù)自調(diào)整提供梯度信息。通過(guò)與其它的辨識(shí)器比較，說(shuō)明了廣義模糊雙曲正切模型辨識(shí)器具有辨識(shí)參數(shù)少、辨識(shí)復(fù)雜性較小、易于提高逼近精度

3、等優(yōu)點(diǎn)。提出的基于自適應(yīng)梯度算法的雙曲正切函數(shù)形式模糊控制器能實(shí)現(xiàn)很好的跟蹤控制。仿真結(jié)果表明了所提出的控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。 2．針對(duì)一類(lèi)非線性函數(shù)未知的非線性離散系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種新的基于廣義模糊雙曲正切模型的參考模型自適應(yīng)控制器。廣義模糊雙曲正切模型具有全局逼近性質(zhì)，即為一萬(wàn)能逼近器，可作為未知的非線性函數(shù)的辨識(shí)器。采用廣義模糊雙曲正切模型作為非線性函數(shù)的辨識(shí)器，有效的克服了模型的辨識(shí)精度要求較高時(shí)規(guī)則爆炸的問(wèn)題，其參數(shù)

4、可以通過(guò)廣義模糊雙曲正切模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)優(yōu)化獲得?；贚yapunov穩(wěn)定理論提出的控制策略能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 3．針對(duì)一類(lèi)含有不確定項(xiàng)的連續(xù)非線性系統(tǒng)，提出了一種基于廣義模糊雙曲正切模型的魯棒直接自適應(yīng)模糊控制算法。所提的控制器由兩部分組成，一部分是廣義模糊雙曲正切模型結(jié)構(gòu)的模糊控制器，另一部分是用來(lái)消除系統(tǒng)中不確定項(xiàng)的雙曲正切函數(shù)形式的魯棒補(bǔ)償器。應(yīng)用Lyapunov穩(wěn)定理論推得的反饋控制律和參數(shù)自適應(yīng)控制律保證了閉

5、環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)獲得了很好的跟蹤性能。在此基礎(chǔ)上，將該方法推廣到多輸入多輸出不確定非線性系統(tǒng)中。 4．針對(duì)一類(lèi)含有不確定項(xiàng)的連續(xù)非線性系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了魯棒間接自適應(yīng)控制算法。首先，根據(jù)被控對(duì)象的已知信息得到非線性系統(tǒng)的模糊模型，即廣義模糊雙曲模型，這樣容易把先驗(yàn)知識(shí)結(jié)合到控制器設(shè)計(jì)中。之后，在包括模糊逼近誤差和外部干擾的系統(tǒng)不確定項(xiàng)有界但未知的假設(shè)條件下，設(shè)計(jì)了這個(gè)界的自適應(yīng)估計(jì)參數(shù)項(xiàng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)魯棒間接自適應(yīng)控制

6、器。根據(jù)Lyapunov穩(wěn)定理論證明了整個(gè)控制策略保證了控制系統(tǒng)跟蹤誤差收斂到原點(diǎn)的一個(gè)很小的鄰域內(nèi)，且閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號(hào)最終一致有界。本文所提控制策略的主要特點(diǎn)是，在每個(gè)子系統(tǒng)中只有一個(gè)自適應(yīng)參數(shù)需要在線調(diào)節(jié)，因此，在線計(jì)算負(fù)擔(dān)很小；而且，所提的控制策略為一光滑無(wú)抖振控制。 5．針對(duì)一類(lèi)含有不確定項(xiàng)的非線性系統(tǒng)，研究了一種模糊輸出反饋控制方法。此方法不必假設(shè)系統(tǒng)的所有狀態(tài)變量完全可測(cè)，通過(guò)構(gòu)造基于嚴(yán)格正實(shí)Lyapunov設(shè)計(jì)方