幾類非線性系統(tǒng)的自適應Backstepping模糊控制研究.pdf

1、近些年來,由于被控對象和控制目標越來越復雜,逐漸建立起來很多新的控制理論.對于復雜非線性系統(tǒng)的控制問題現(xiàn)在比較有效的控制方法仍然是模糊控制方法.另外,由于該控制理論的不斷發(fā)展,人們越來越關注其在實際生活生產(chǎn)中的應用.在現(xiàn)有的模糊控制理論中,模糊邏輯系統(tǒng)(FLS)控制方法越來越多的受到諸多學者的關注.而對于該類控制方法而言其主要優(yōu)點在于可以運用專家學者的先驗知識來研究非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及控制器設計問題.但是運用該方法的劣勢在于由于模糊邏

2、輯系統(tǒng)本身的特點造成了沒有系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論分析方法,這也是使用模糊邏輯系統(tǒng)控制方法的挑戰(zhàn)性所在.另一方面,在控制器設計過程中隨著模糊規(guī)則數(shù)的增加使得在線調節(jié)的參數(shù)也不斷的增大,所以對于實際的工業(yè)系統(tǒng)而言在控制器的設計過程中減小調節(jié)參數(shù)個數(shù)也是極其有必要的.另外,在實際系統(tǒng)中時間延時是造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要因素之一,在本文中針對具有離散或者分布時變時延的非線性系統(tǒng),設計出有效的模糊自適應控制器.同時為了減小系統(tǒng)的運算負擔所提控制器含有較少自

3、適應參數(shù).具體來說我們取得了以下研究成果:
　　1.基于合理的假設,采用合適的Lyapunov-Krasovskii泛函處理系統(tǒng)中的未知時變時滯項,同時運用FLS逼近系統(tǒng)中的未知非線性連續(xù)函數(shù),另外采用Nussbaum類型的函數(shù)探測系統(tǒng)的控制方向,最后基于backstepping技術分別對具有離散時間延時和未知控制方向的非線性系統(tǒng)以及具有分布時間延時和未知控制方向的非線性系統(tǒng)設計狀態(tài)反饋模糊自適應跟蹤控制器.同時,控制器中含有較少

4、的自適應參數(shù),從而使得控制器的運用更加方便有效.
　　2.基于合理的假設和線性狀態(tài)觀測器,運用適當?shù)腖yapunov-Krasovskii泛函, Nuss-baum類型的函數(shù),最小學習參數(shù)(MLP)算法, FLS以及backstepping技術分別對具有未知控制方向的時變時延系統(tǒng)和具有未知控制方向以及輸入時延的非線性系統(tǒng)設計出有效的模糊自適應輸出反饋控制器.值得一提的是,在控制器設計之前通過一個線性變換將分散在系統(tǒng)中的未知控制系數(shù)

5、整合到一個系數(shù)中去,從而變?yōu)閷Ρ容^常見的只有一個未知控制方向的系統(tǒng)的輸出反饋控制問題的研究,且值得注意的是控制器中含有較少待估參數(shù).
　　3.運用恰當?shù)腖yapunov-Krasovskii泛函,動態(tài)面控制(DSC)技術, MLP算法, FLS以及backstepping技術分別針對具有未知死區(qū)的時變時延非線性系統(tǒng)和具有輸入時延的MIMO非線性系統(tǒng)設計出含有較少待估參數(shù)的模糊自適應控制器.值得指出的是DSC技術的選用有效的避免了采

6、用backstepping技術產(chǎn)生的“參數(shù)爆炸”問題,從而有效地簡化了控制器設計過程.另外控制器中含有非常少的自適應參數(shù)(1個或2個)極大地減少了在線運算量.
　　4.現(xiàn)有研究隨機非線性系統(tǒng)跟蹤控制器結果大多是利用四次Lyapunov函數(shù)或者是結合傳統(tǒng)的二次Lyapunov函數(shù)和風險靈敏度準則處理問題.而在本文中作者引進雙曲正切函數(shù)處理Ito微分產(chǎn)生的高階Hessian項,再結合傳統(tǒng)的二次Lyapunov函數(shù)、backsteppi