非匹配不確定非線性系統(tǒng)自適應(yīng)模糊控制.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進步，許多實際工程控制系統(tǒng)日趨復(fù)雜，往往呈現(xiàn)出嚴重的不確定性、非線性性、多變量性、強耦合性等特征，因此研究復(fù)雜不確定非線性系統(tǒng)的控制問題不僅具有重要的理論意義，而且具有廣泛的應(yīng)用價值。自適應(yīng)模糊控制是解決此類復(fù)雜系統(tǒng)控制設(shè)計問題的重要方法之一。本文以模糊控制、自適應(yīng)控制和非線性魯棒控制為理論框架，用模糊邏輯系統(tǒng)對不確定非線性系統(tǒng)進行模糊建模，針對典型的不確定非線性系統(tǒng)，提出了一系列自適應(yīng)模糊控制方法和策略，并應(yīng)用數(shù)學(xué)方法給

2、出了模糊閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、收斂性和魯棒性的理論證明。主要研究工作如下:
　　1.針對三類狀態(tài)可測的非匹配單輸入單輸出不確定非線性系統(tǒng)，分別提出自適應(yīng)模糊狀態(tài)反饋控制設(shè)計方法。三類非線性系統(tǒng)分別包含未知的非線性函數(shù)、非光滑非線性輸入（飽和輸入、死區(qū)輸入、滯回等）、未建模動態(tài)和隨機擾動。設(shè)計中，模糊邏輯系統(tǒng)分別用來辨識系統(tǒng)未知非線性函數(shù)或組合函數(shù)，基于反步遞推設(shè)計方法、自適應(yīng)魯棒控制理論、隨機小增益技術(shù)、障礙函數(shù)技術(shù)和自適應(yīng)模糊控制技

3、術(shù)，給出三種自適應(yīng)模糊控制器設(shè)計方案，并基于李雅普諾夫穩(wěn)定理論和隨機穩(wěn)定理論證明閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和收斂性。仿真研究進一步驗證所提方法的有效性。
　　2.針對三類狀態(tài)不可測的非匹配單輸入單輸出不確定非線性系統(tǒng)，分別提出自適應(yīng)模糊輸出反饋控制設(shè)計方法。三類非線性系統(tǒng)的狀態(tài)均不可測，且系統(tǒng)包含未知的非線性函數(shù)、飽和輸入、死區(qū)輸入和未建模動態(tài)。設(shè)計中，模糊邏輯系統(tǒng)用來辨識系統(tǒng)的未知非線性函數(shù)，分別設(shè)計模糊濾波觀測器和模糊狀態(tài)觀測器估計系統(tǒng)

4、的不可測狀態(tài)，基于所設(shè)計的濾波觀測器和狀態(tài)觀測器，并結(jié)合反步遞推設(shè)計方法、自適應(yīng)魯棒控制理論、小增益技術(shù)、自適應(yīng)模糊控制技術(shù)和動態(tài)面控制技術(shù)，給出三種自適應(yīng)模糊輸出反饋魯棒控制器設(shè)計方案，并基于李雅普諾夫穩(wěn)定理論證明閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和收斂性。仿真研究進一步驗證所提方法的有效性。
　　3.針對兩類狀態(tài)不可測的非匹配不確定非線性互聯(lián)大系統(tǒng)，分別提出自適應(yīng)模糊輸出反饋分散控制設(shè)計方法。兩類非線性系統(tǒng)分別是非線性純反饋系統(tǒng)和非線性嚴格反饋

5、時滯系統(tǒng)。先通過巴特沃斯低通濾波器和坐標變換，將原有的純反饋系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為嚴格反饋系統(tǒng)，之后，模糊邏輯系統(tǒng)用來辨識兩類嚴格反饋系統(tǒng)的未知非線性函數(shù)，分別設(shè)計模糊狀態(tài)觀測器和高增益模糊濾波觀測器估計系統(tǒng)的不可測狀態(tài)，基于反步遞推設(shè)計方法，分散控制理論及動態(tài)面控制技術(shù)，設(shè)計自適應(yīng)模糊分散控制器，基于李雅普諾夫穩(wěn)定理論和Lyapunov-Krasovskii泛函理論證明閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和收斂性。仿真研究和仿真比較進一步驗證所提方法的有效性。

6、>　　4.針對兩類非匹配多輸入多輸出不確定非線性隨機系統(tǒng)和時滯系統(tǒng)，分別提出自適應(yīng)模糊輸出反饋控制設(shè)計方法。兩類非線性系統(tǒng)包含未知的非線性函數(shù)，未知死區(qū)輸入、滯回輸入、未知的控制方向、未知時滯項和隨機擾動。設(shè)計中，首先，構(gòu)造模糊狀態(tài)觀測器估計系統(tǒng)不可測狀態(tài)，其次，基于此狀態(tài)觀測器，結(jié)合反步遞推設(shè)計方法、Nussbaum增益技術(shù)和多變量解耦技術(shù)，設(shè)計自適應(yīng)模糊輸出反饋解耦控制器，最后，基于李雅普諾夫穩(wěn)定理論和隨機穩(wěn)定理論證明閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定