近年来模糊控制技术发展迅速,己被证明是解决许多复杂系统建模和控制的一种有效方法。早期的模糊控制器设计主要依赖于设计者的经验,不能对系统性能进行有效的数学分析,影响了模糊控制器的深入理论研究和广泛应用。而基于解析的方法,经典和现代控制理论中的许多成熟的方法能融合于模糊控制系统的分析和设计。本文系统地研究了模糊控制器的解析设计和稳定性分析方法,并将研究结果应用于船舶减摇鳍控制系统设计。 稳定性分析和系统化设计一直是模糊控制理论研究的重点和难点。本文总结了工程应用中大多数模糊控制系统前件变量模糊隶属度函数的共同特点,明确定义了标准模糊分划和双交叠模糊分划,研究了前件变量采用标准模糊分划和双交叠模糊分划的模糊控制系统的性质。通过构建分段光滑的Lyapunov函数提出了一种判定T-S模糊控制系统稳定性的新方法,该方法充分利用了模糊规则前件输入变量模糊隶属度函数的结构信息,只需在各最大交叠规则组内分别寻找公共的正定矩阵,减小了以往稳定性判定方法的保守性和难度。在此基础上,利用平行分布补偿法和线性矩阵不等式方法,进一步探讨了T-S模糊系统状态反馈控制器和输出反馈控制器的系统化设计及闭环模糊控制系统的稳定性分析方法。 本文推导出了工程实践中常用的输入采用三角形全交迭隶属函数的正规模糊集、输出采用单点模糊数的单输入单输出、双输入单输出典型Mamdani模糊控制器的插值解析表达式,并推广到典型T-S模糊控制器。这些插值解析表达式在一定程度上揭示了典型模糊控制器的本质特征,为其设计和优化提供了准确的解析模型,同时也为实际应用提供了一种快速精确的控制算法,因而具有较高的应用价值。 为了解决“控制性能优于传统PID控制器的模糊控制器设计”、“模糊控制器系统化设计”和模糊控制的“简单性”等问题,本文在T-S型模糊控制器的规则后件采用PID表达式,构造了一种TS-PID模糊控制器。该模糊控制器将模糊控制与PID控制紧密结合起来,兼有两者的优点,是一种具有广泛应用前景的复合控制器。推导了典型TS-PID模糊控制器的插值解析表达式的,进一步揭示了该类模糊控制器本质是一种非线性PID控制器,为其设计和优化提供了准确的解析模