基于T-S模糊系统的稳定性分析及控制器设计

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由于系统未知的扰动输入,在复杂的非线性系统中想要用精确的数学模型来精确的描述系统,是十分困难的甚至是不可能的。模糊控制由于其独特的系统描述方法,为这类问题的解决带来了新的研究思路。而模糊系统中的T-S模型有着能以任意精度逼近非线性系统的优点,使其受到了广大学者的关注。T-S模型的建立将模糊控制的研究提升到了一个新的理论高度,基于T-S模糊系统的研究也成为控制界的新热点。本文的研究对象主要以T-S模糊系统为主,同时将系统的不确定性考虑进去,基于Lyapunov稳定性原理,采用并行分布补偿方法,利用线性矩阵不等式技术,在新型模糊Lyapunov函数方法下,对具有不确定性的T-S模糊连续系统进行稳定性分析和控制器的设计;对具有不确定性的T-S模糊连续系统,研究D域保性能控制和H控制问题;对具有不确定性的T-S模糊离散系统,研究了二次圆盘保性能控制问题。本文主要工作包括以下几个方面:首先,对一类具有不确定性的T-S模型模糊系统,研究了在新型模糊Lyapunov函数方法下的稳定性分析及控制器的设计,给出了输入为零时系统稳定的充分条件,并验证了该条件比常用李雅普诺夫函数具有更大的松弛性。提出了该类系统线性矩阵不等式形式的控制器设计方法,该方法不必知道某一时刻被激活的规则数,同时把一个公共矩阵的寻找分解为p个矩阵的寻找,使得该方法具有更小的保守性,通过仿真,验证了该方法是可行的。其次,对具有不确定性的T-S模糊系统,给出了系统稳定的充分条件,提出了具有圆盘区域极点约束的保性能控制器的设计方法。在满足系统稳定的前提下,将系统闭环极点配置到复平面上给定的二次矩阵不等式区域内,并且使系统的性能指标有上界。通过仿真,验证了该方法是可行的。再次,对一类具有范数不确定性的T-S模糊离散系统,给出了系统稳定的充分条件,提出了具有圆盘区域极点约束的保性能控制器的设计方法,在满足系统稳定的前提下,将系统的闭环极点配置到指定的圆盘区域内,并且使系统的性能指标具有上界。通过仿真,验证了该方法是可行的。最后,对一类具有不确定性的T-S模糊系统,给出了使系统二次稳定的充分条件,提出了具有圆盘稳定的H控制器设计方法。在满足系统二次稳定的前提下,将系统的闭环极点配置到指定的圆盘区域内,并且使系统的H范数小于给定的常数,通过仿真,验证了该方法是可行的。
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