不确定非线性系统的模糊自适应采样控制

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本文针对几类典型的不确定非线性系统,通过引入相关的定周期采样以及基于事件触发的变周期采样控制技术,研究其定周期采样控制设计和变周期采样控制设计问题。利用模糊逻辑系统理论和采样控制方法,结合Backstepping设计算法,分别提出定周期和变周期模糊自适应采样控制器的设计方法。并通过Lyapunov理论,验证了被控对象的稳定性以及设计方法可行性。本论文主要工作如下:针对一类具有传输延迟和时变输入延迟非线性系统,在Backstepping设计方法的框架下,通过模糊逻辑系统和自适应控制技术,引入模糊辨识模型,通过利用模糊辨识模型的信息替代原系统的采样信息,设计定周期采样控制器。最后,通过Lyapunov理论,证明提出的自适应模糊定周期采样控制策略能够保证被控系统的稳定性。针对一类具有未知死区故障的非线性系统,研究其变周期采样控制问题。该方法通过利用事件触发机制,判断是否需要对系统的信息进行采样,利用系统的变周期采样信息组成采样控制器。此外,在自适应Backstepping技术框架下,利用全指定性能方法和动态面技术,提出一种模糊自适应控制设计策略,有效地保证了变周期采样控制器对闭环系统的控制效果,并避免了“计算膨胀”问题。结合Lyapunov理论,证明设计算法的可靠性。在设计过程中,所考虑的事件触发机制避免了奇诺行为。而且,基于指定性能理论,该方法不仅保证了确保跟踪误差和状态逼近误差能够稳定,并且跟踪误差始终受限到指定界限内。针对一类非线性互联大系统,通过设计非线性模糊采样观测器,研究模糊自适应定周期分散采样控制设计问题。在Backstepping算法框架下,通过定周期采样控制方法和模糊自适应输出反馈控制理论,设计相应的分散模糊自适应控制设计方案。在该控制器的设计过程中,采用动态面控制技术避免了Backstepping算法中存在的“计算膨胀”问题。根据Granwall不等式和Lyapunov理论,证明所提出的分散定周期控制策略能够保证闭环系统的稳定性。针对一类状态时滞非线性互联大系统,设计变周期采样分散控制器。在设计过程中,通过设计基于状态信号的混合事件触发机制,判断是否需要对系统的状态信息进行采样。结合Backstepping技术框架,设计相应的自适应律、虚拟控制器。通过基于非线性滤波的动态面技术,提出一种事件触发控制动态面控制方法,有效地避免了Backstepping技术框架下“计算膨胀”问题。并根据Lyapunov理论验证设计算法的有效性。该方法不仅保证了确保跟踪误差能够到稳定,并且所考虑的混合事件触发机制避免了奇诺行为。
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