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随着当代科学与社会生产力的大幅提高,对于非线性系统控制性能与精度的要求也在越来越高。然而,非线性系统一般比较复杂,且现无系统性理论去妥善解决此类控制问题。T-S模糊系统是一种由多个线性子系统和隶属度函数对应匹配构成的一种典型的模糊系统,为非线性系统提供了一种研究思路。
本文将主要针对带有未知前件变量与干扰的T-S模糊系统,研究低保守性观测器-控制器设计方法和稳定性分析方法,主要内容如下:
针对带有未知前件变量和有界干扰的连续时间T-S模糊系统,提出了一种鲁棒全维观测器-控制器设计与分析方法。首先利用传统观测器和控制器,得到了一个由观测误差系统和观测器系统组成的误差增广系统。为了更有效地利用隶属度函数信息,将隶属度函数向量构造为新的前件变量,然后对原系统未知前件变量导致的隶属度和其估计值的误差项,提出一种解耦方法使误差增广系统转换为系统矩阵含有隶属度函数信息的T-S模糊系统。随后,针对误差系统得到了基于二次Lyapunov函数的鲁棒性和稳定性条件,并将这些稳定性条件转化为线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)形式,以便于求解。最后,针对悬吊漂浮物随动系统的制动控制问题,与传统观测器-控制器方法进行对比,验证了所提方法的效果。
进一步,针对具有未知复杂前件变量和不可测有界干扰的连续T-S模糊系统,提出了一种函数观测器-控制器设计方法。首先,假设前件变量已知,基于模糊Lyapunov函数设计出状态反馈控制器。然后对隶属度函数进行改写。利用泰勒公式把非线性项转化为多项式形式。随后,使用扇形非线性建模方法进行降阶线性化处理。利用鲁棒分离原理,证明了系统的鲁棒性。之后,针对观测器误差系统得到了基于模糊Lyapunov函数的稳定性条件,并将这些稳定性条件转化为线性矩阵不等式形式,以方便求解得到观测器增益矩阵。最后,通过质量弹簧阻尼器控制系统,验证了所提方法的有效性。
本文将主要针对带有未知前件变量与干扰的T-S模糊系统,研究低保守性观测器-控制器设计方法和稳定性分析方法,主要内容如下:
针对带有未知前件变量和有界干扰的连续时间T-S模糊系统,提出了一种鲁棒全维观测器-控制器设计与分析方法。首先利用传统观测器和控制器,得到了一个由观测误差系统和观测器系统组成的误差增广系统。为了更有效地利用隶属度函数信息,将隶属度函数向量构造为新的前件变量,然后对原系统未知前件变量导致的隶属度和其估计值的误差项,提出一种解耦方法使误差增广系统转换为系统矩阵含有隶属度函数信息的T-S模糊系统。随后,针对误差系统得到了基于二次Lyapunov函数的鲁棒性和稳定性条件,并将这些稳定性条件转化为线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)形式,以便于求解。最后,针对悬吊漂浮物随动系统的制动控制问题,与传统观测器-控制器方法进行对比,验证了所提方法的效果。
进一步,针对具有未知复杂前件变量和不可测有界干扰的连续T-S模糊系统,提出了一种函数观测器-控制器设计方法。首先,假设前件变量已知,基于模糊Lyapunov函数设计出状态反馈控制器。然后对隶属度函数进行改写。利用泰勒公式把非线性项转化为多项式形式。随后,使用扇形非线性建模方法进行降阶线性化处理。利用鲁棒分离原理,证明了系统的鲁棒性。之后,针对观测器误差系统得到了基于模糊Lyapunov函数的稳定性条件,并将这些稳定性条件转化为线性矩阵不等式形式,以方便求解得到观测器增益矩阵。最后,通过质量弹簧阻尼器控制系统,验证了所提方法的有效性。