非線性系統(tǒng)自適應(yīng)模糊控制算法的研究.pdf

1、在許多實際情況下，非線性系統(tǒng)很難通過已知函數(shù)精確地描述。不確定性不可避免的存在于動態(tài)系統(tǒng)中，例如：系統(tǒng)建模誤差，未知物理現(xiàn)象(機械系統(tǒng)中的摩擦力)和工作環(huán)境的影響等等。模糊系統(tǒng)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對于處理不確定性是特別有效的方法。因為，已經(jīng)證明他們能一致逼近不確定連續(xù)函數(shù)到給定的精度。雖然非線性系統(tǒng)自適應(yīng)控制的研究已經(jīng)取得了許多有意義的進步，但是在實際應(yīng)用中仍然存在許多問題需要解決。因此，本博士論文針對目前存在的一些問題提出了幾種自適應(yīng)控制算法。

2、主要的研究工作如下： 針對不確定SISO匹配條件的非線性系統(tǒng)提出了一種自適應(yīng)魯棒模糊控制算法。該算法通過設(shè)計觀測器來估計系統(tǒng)的狀態(tài)，因此不要求假設(shè)系統(tǒng)的狀態(tài)是可測的。在這個算法中，主要的假設(shè)為最優(yōu)逼近參數(shù)向量與標稱參數(shù)向量之差的范數(shù)和逼近誤差的界限是未知的。通過只對未知界限估計值的調(diào)節(jié)，該算法減少了在線計算量并且提高了系統(tǒng)的魯棒性。所設(shè)計的自適應(yīng)魯棒模糊控制算法保證了閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號是一致有界的并且跟蹤誤差的估計值收斂到一個小

3、的零鄰域內(nèi)。應(yīng)用提出的算法到與直流發(fā)動機相連的變速箱的仿真結(jié)果表明了該算法是有效的。同時，針對具有干擾的不確定 MIMO 匹配條件系統(tǒng)提出了一種穩(wěn)定的自適應(yīng)控制方案。這個系統(tǒng)模型的顯著特點是不要求假設(shè)干擾系數(shù)是已知常數(shù)。提出的方案實現(xiàn)了閉環(huán)系統(tǒng)的H∞跟蹤性能。 基于Backstepping方法，針對一類不確定SISO嚴格反饋非線性系統(tǒng)提出了兩種穩(wěn)定的自適應(yīng)控制方法。利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近器，第一種方法主要的假設(shè)是最小逼近誤差滿足

4、確定有界條件。通過一個特殊的設(shè)計方案，很好地克服了控制器的奇異問題，提高了閉環(huán)系統(tǒng)的控制性能，擴大了適用范圍。第二種方法在第一種方法的基礎(chǔ)上，利用模糊逼近器，通過對逼近參數(shù)向量范數(shù)未知界限估計值的在線調(diào)節(jié)，減輕了在線計算負擔(dān)。通過適當?shù)倪x擇設(shè)計參數(shù)，兩種控制方法都證實了閉環(huán)系統(tǒng)的所有的信號是一致有界的和跟蹤誤差變量收斂到一個任意地小的零鄰域內(nèi)。 眾所周知，與嚴格反饋系統(tǒng)和匹配條件系統(tǒng)相比較，純反饋系統(tǒng)是更一般的和復(fù)雜的。利用李雅

5、普諾夫穩(wěn)定性分析方法，提出了一種自適應(yīng)模糊控制方法能穩(wěn)定一類不確定非線性 MIMO 純反饋系統(tǒng)。該方法放寬了已有文獻對系統(tǒng)模型的限制條件?；贐ackstepping 方法，在每一步中利用模糊系統(tǒng)逼近每個子系統(tǒng)的未知函數(shù)。在控制輸入設(shè)計中，魯棒控制項用于補償逼近誤差向量。提出的控制方法使得閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號是一致有界的和跟蹤誤差向量的范數(shù)收斂到一個任意小的零鄰域內(nèi)。 在控制理論界，控制非仿射非線性系統(tǒng)是一個挑戰(zhàn)的問題。本文針對兩