离散T-S双曲正切系统的模糊控制

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模糊逻辑系统的提出对研究复杂的非线性系统有很大突破,它应用模糊数学的思想使难以用数学工具精确描述的难题得以解决,已成功投入到社会的发展中,因此由它形成的模糊控制理论与方法成为当今重点研究课题之一。随着理论的不断完善,基于T-S模糊线性模型,基于T-S模糊双线性模型及T-S模糊非线性模型的模糊控制理论被相继提出。由于外部环境的复杂性,系统时常存在时滞、不确定及随机干扰等不良因素,从而降低了系统性能,导致系统的不稳定。  这篇文章基于离散T-S模糊双曲正切系统,根据Lyapunov稳定性定理、鲁棒H∞控制理论、Schur补定理、线性矩阵不等式(LMI)和并行分布补偿(PDC)算法与non-PDC等有关内容知识,主要针对离散的非线性系统设计新型的控制器,对复杂系统进行稳定性分析,并使其满足一定的性能。主要工作概括如下:  1.针对离散非线性系统,提出一种 T-S模糊双曲正切模型,其后件部分为双曲正切动态模型。首先,应用 Lyapunov稳定性理论和PDC算法设计基于 T-S双曲正切模型的模糊双曲正切控制器,得到LMI形式的闭环系统渐进稳定的充分条件。其次,结合所提出的模糊控制方法和鲁棒H∞理论知识使得含有外部扰动的闭环系统渐进稳定。此模型优于其他 T-S模糊模型的地方在于,在状态达到稳定的时间几乎相同的情况下,使得控制幅度比较小,得到一个约束强度较弱的离散形式的“软”约束控制方法。当状态变量变化幅度相对较大的情况下,可以直观看出控制器的压缩约束优点,最后,通过一组实际例子和和一组数值例子再一次充分展示了所提控制方法是可行的和相对比较优越的。  2.利用T-S模糊双曲正切模型的“软”约束方法和non-PDC算法,构造非二次型的Lyapunov函数,对含有参数不确定的T-S模糊双曲正切系统进行鲁棒稳定性分析,给出 LMI形式的充分条件。并与基于 T-S模糊线性模型的控制方法相比,得出所提出的方法在系统达到稳定时,所需较小的控制输入幅度。  3.首先,建立离散时间的T-S模糊双曲正切随机系统模型,把“软”约束模糊控制方法应用到随机的系统中,基于PDC算法设计控制器,使得随机系统得到广义H2均方稳定的充分条件。并且与基于 T-S模糊模型的一般的控制方法相比较,达到较小的控制振幅。特别的,当随机系统存在时滞项时,所提出的模糊控制方法仍使得闭环系统达到广义H2均方稳定。
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