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

1、近些年來,由于被控對(duì)象和控制目標(biāo)越來越復(fù)雜,逐漸建立起來很多新的控制理論.對(duì)于復(fù)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?cè)絹碓疥P(guān)注其在實(shí)際生活生產(chǎn)中的應(yīng)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(xué)者的關(guān)注.而對(duì)于該類控制方法而言其主要優(yōu)點(diǎn)在于可以運(yùn)用專家學(xué)者的先驗(yàn)知識(shí)來研究非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及控制器設(shè)計(jì)問題.但是運(yùn)用該方法的劣勢在于由于模糊邏

2、輯系統(tǒng)本身的特點(diǎn)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(shè)計(jì)過程中隨著模糊規(guī)則數(shù)的增加使得在線調(diào)節(jié)的參數(shù)也不斷的增大,所以對(duì)于實(shí)際的工業(yè)系統(tǒng)而言在控制器的設(shè)計(jì)過程中減小調(diào)節(jié)參數(shù)個(gè)數(shù)也是極其有必要的.另外,在實(shí)際系統(tǒng)中時(shí)間延時(shí)是造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要因素之一,在本文中針對(duì)具有離散或者分布時(shí)變時(shí)延的非線性系統(tǒng),設(shè)計(jì)出有效的模糊自適應(yīng)控制器.同時(shí)為了減小系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)所提控制器含有較少自

3、適應(yīng)參數(shù).具體來說我們?nèi)〉昧艘韵卵芯砍晒?
　　1.基于合理的假設(shè),采用合適的Lyapunov-Krasovskii泛函處理系統(tǒng)中的未知時(shí)變時(shí)滯項(xiàng),同時(shí)運(yùn)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(shù)分別對(duì)具有離散時(shí)間延時(shí)和未知控制方向的非線性系統(tǒng)以及具有分布時(shí)間延時(shí)和未知控制方向的非線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋模糊自適應(yīng)跟蹤控制器.同時(shí),控制器中含有較少

4、的自適應(yīng)參數(shù),從而使得控制器的運(yùn)用更加方便有效.
　　2.基于合理的假設(shè)和線性狀態(tài)觀測器,運(yùn)用適當(dāng)?shù)腖yapunov-Krasovskii泛函, Nuss-baum類型的函數(shù),最小學(xué)習(xí)參數(shù)(MLP)算法, FLS以及backstepping技術(shù)分別對(duì)具有未知控制方向的時(shí)變時(shí)延系統(tǒng)和具有未知控制方向以及輸入時(shí)延的非線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)出有效的模糊自適應(yīng)輸出反饋控制器.值得一提的是,在控制器設(shè)計(jì)之前通過一個(gè)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(gè)系數(shù)中去,從而變?yōu)閷?duì)比較常見的只有一個(gè)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(yùn)用恰當(dāng)?shù)腖yapunov-Krasovskii泛函,動(dòng)態(tài)面控制(DSC)技術(shù), MLP算法, FLS以及backstepping技術(shù)分別針對(duì)具有未知死區(qū)的時(shí)變時(shí)延非線性系統(tǒng)和具有輸入時(shí)延的MIMO非線性系統(tǒng)設(shè)計(jì)出含有較少待估參數(shù)的模糊自適應(yīng)控制器.值得指出的是DSC技術(shù)的選用有效的避免了采

6、用backstepping技術(shù)產(chǎn)生的“參數(shù)爆炸”問題,從而有效地簡化了控制器設(shè)計(jì)過程.另外控制器中含有非常少的自適應(yīng)參數(shù)(1個(gè)或2個(gè))極大地減少了在線運(yùn)算量.
　　4.現(xiàn)有研究隨機(jī)非線性系統(tǒng)跟蹤控制器結(jié)果大多是利用四次Lyapunov函數(shù)或者是結(jié)合傳統(tǒng)的二次Lyapunov函數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)靈敏度準(zhǔn)則處理問題.而在本文中作者引進(jìn)雙曲正切函數(shù)處理Ito微分產(chǎn)生的高階Hessian項(xiàng),再結(jié)合傳統(tǒng)的二次Lyapunov函數(shù)、backsteppi