基于无源性的模糊控制系统设计与仿真
毕业论文关键词 模糊系统 无源性 状态反馈 非脆弱 线性矩阵不等式
Title Design and simulation of fuzzy control systembased on passivity
Abstract Fuzzy system analysis and control is an important research direction which has attracted wideattention in recent years. In this paper, a class of continuous time T-S fuzzy system model andthe problem of passive analysis and passive control is studied. First, the conditions for theclosed-loop system to satisfy the passivity are derived by constructing Lyapunov functions.Secondly, the existence condition of the state feedback controller is derived. The condition isgiven in the form of linear matrix inequalities. When the feasible solution of given linear matrixinequalities are given, The gain matrix of the controller can be obtained by the structure of thecontroller. On this basis, the design problem of non-fragile state feedback controller is furtherstudied, The condition and the design method of the state feedback fuzzy controller withuncertain parameters are presented. Finally, numerical examples and simulation results areprovided to verify the effectiveness of the proposed method.
Keywords fuzzy system, passivity, state feedback controller, non-fragile controller, LMI
目次
1引言1
1.1课题的研究背景及意义1
1.2模糊系统研究概述1
1.3无源性与无源化控制研究概述2
1.4本文的主要研究工作3
2问题描述4
2.1模糊系统描述4
2.2控制器问题描述4
2.3无源性定义6
3无源性分析与状态反馈控制器设计8
3.1模糊系统无源性分析8
3.2状态反馈控制器设计10
4非脆弱控制器设计11
4.1定理推导11
4.2非脆弱控制器设计15
5算例与仿真17
5.1状态反馈控制器算例与仿真17
5.2非脆弱控制器算例与仿真21
结论25
致谢26
参考文献27
1 引言1.1 课题的研究背景及意义在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，于是工程师便利用各种方法来简化系统动态，以达成控制的目的，但却不尽理想。换言之，传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则显得无能为力了。因此便尝试着以模糊数学来处理这些控制问题。美国的扎德(L．A．zadeh)教授发表了里程碑性的文章《Fuzzy set》，提出用“隶属函数”的概念描述现象差异的中间过渡-吹冰`文~论^文.网www.chuibin.com，这突破了经典集合论中属于或不属于的绝对关系，标志着一个新的数学分支——模糊数学的诞生[1]1966 年，P.N.Marinos 发表模糊逻辑的研究报告，1974 年，L.A.Zadeh发表模糊推理的研究报告，从此，模糊理论成了一个热门的课题。1974年，英国的E.H.Mamdani首次用模糊逻辑和模糊推理实现了世界上第一个实验性的蒸汽机控制，并取得了比传统的直接数字控制算法更好的效果，从而宣告模糊控制的诞生。1980 年丹麦的 L.P.Holmblad 和 Ostergard 在水泥窑炉采用模糊控制并取得了成功，这是第一个商业化的有实际意义的模糊控制器[3]。扎德创立的模糊数学，对不明确系统的控制有极大的贡献，自七十年代以后，一些实用的模糊控制器的相继出现，使得我们在控制领域中又向前迈进了一大步，下面本文将对模糊控制理论做一番浅介。模糊控制利用模糊数学的基本思想和理论方法对复杂获难以精确描述的控制系统进行处理。模糊控制受到中外学者的广泛讨论和研究，在模糊控制的稳定性研究，带有时滞和执行器故障的模糊控制研究，随着对模糊控制的深入了解，以及模糊控制在工程中的重要应用，模糊控制已然成为智能控制领域的重要研究方向之一。本文将对一类连续时间 T-S 模糊控制系统进行研究，并且涉及模糊控制器，提出模糊控制器的设计算法和存在条件。