基于模糊建模和觀測器的魯棒自適應(yīng)控制研究.pdf

1、作為智能控制的一個(gè)重要分支領(lǐng)域,基于模糊建模的非線性系統(tǒng)魯棒自適應(yīng)控制近年來引起了人們?cè)絹碓蕉嗟闹匾?該文就此領(lǐng)域的相關(guān)問題展開系列研究,主要研究了單輸入單輸出(SISO)、多輸入多輸出(MIMO)等不確定非線性系統(tǒng)的控制器和觀測器設(shè)計(jì)問題.以李亞普諾夫(Lyapunov)穩(wěn)定、自適應(yīng)控制、分散控制、滑?？刂?、模糊逼近等理論為基礎(chǔ)對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析.主要工作如下:首先,基于監(jiān)督控制方法,針對(duì)一類具有未知函數(shù)增益的SISO不確定

2、非線性系統(tǒng),提出一種新的直接自適應(yīng)模糊控制方案.該方案通過引入最優(yōu)逼近誤差的自適應(yīng)補(bǔ)償和新的魯棒項(xiàng)來減小模糊逼近誤差和參數(shù)估計(jì)誤差的影響,取消了已有文獻(xiàn)要求逼近誤差平方可積或逼近誤差上確界已知的假設(shè),擴(kuò)展了監(jiān)督控制方法的應(yīng)用.理論分析證明了閉環(huán)模糊控制系統(tǒng)狀態(tài)有界,跟蹤誤差收斂到零.其次,利用Takagi-Sugeno(T-S)模糊系統(tǒng)作為估計(jì)器,系統(tǒng)研究了一類具有高階耦合的MIMO非線性系統(tǒng)的模型參考分散自適應(yīng)控制問題.針對(duì)控制增益為

3、未知常數(shù)和未知函數(shù)兩種情形,分別提出分散自適應(yīng)滑?？刂破髟O(shè)計(jì)新方案.基于等價(jià)控制思想,對(duì)未知參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)估計(jì),利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)未知函數(shù)進(jìn)行在線逼近,連接權(quán)學(xué)習(xí)律中自然融入模糊隸屬度函數(shù),實(shí)現(xiàn)了兩種各具優(yōu)點(diǎn)的普適估計(jì)器的有機(jī)結(jié)合,形成混合自適應(yīng)智能控制.同時(shí),通過對(duì)耦合項(xiàng)進(jìn)行恰當(dāng)處理,各子系統(tǒng)均只需要根據(jù)自己的信息就能確定相應(yīng)的控制量,真正實(shí)現(xiàn)分散控制.理論分析證明了閉環(huán)控制系統(tǒng)所有信號(hào)有界,跟蹤誤差收斂到零.再次,研究了系統(tǒng)狀態(tài)不可測量

4、時(shí)的控制器設(shè)計(jì)問題.針對(duì)一類SISO不確定非線性系統(tǒng),基于觀測器分別提出直接和間接自適應(yīng)模糊控制新方案.新方案對(duì)對(duì)同類已有結(jié)果的不足作出改進(jìn)并提出新的設(shè)計(jì)思路,使設(shè)計(jì)與分析更為合理.在直接模糊控制方案中,通過引入觀測量的調(diào)制函數(shù),使得模糊系統(tǒng)的輸入集在有界閉區(qū)域上,從而取消了觀測量有界的假設(shè).在間接模糊控制方案中,基于后推(backstepping)方法設(shè)計(jì)控制器,避免了常規(guī)方法遇到的一些條件限制.通過構(gòu)造不同的Lyapunov函數(shù),分

5、別證明了閉環(huán)模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性.最后,針對(duì)一類僅有關(guān)節(jié)角位移可測量的機(jī)器人系統(tǒng),基于滑?？刂圃砗秃笸圃O(shè)計(jì)方法提出一種基于觀測器的機(jī)器人魯棒跟蹤控制新方案.該方案通過引入用于抑制觀測誤差的阻尼項(xiàng)和調(diào)制參數(shù),加快了輸出跟蹤誤差的收斂速度并保證跟蹤誤差收斂到零.通過該文的研究,較好地解決了幾類不確定非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析問題.在存在逼近誤差的情況下,通過監(jiān)督控制、等價(jià)控制、后推設(shè)計(jì)和自適應(yīng)補(bǔ)償?shù)确椒ūＷC了閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和跟蹤效果