基于模糊逻辑系统的复杂系统分析与控制

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研究不确定复杂系统的控制问题,对于控制理论与控制工程都具有十分重要的意义。本文提出了基于模糊逻辑系统的分析研究方法,利用模糊逻辑系统的非线性逼近性质,采用经典的Lyapunov方法与计算机仿真手段相结合,讨论不确定复杂系统的鲁棒控制问题,系统地研究了复杂系统的状态反馈镇定、输出反馈镇定鲁棒控制器设计问题,状态观测器设计问题以及输出跟踪控制器设计问题。 本文的主要工作和研究成果如下: ●利用模糊逻辑系统和自适应思想分析处理复杂互联系统中的不确定性,完成了一类复杂互联系统的状态反馈鲁棒镇定设计、输出反馈鲁棒镇定设计、状态观测器设计和输出跟踪控制器设计,并证明了所设计的鲁棒控制器可保证被控系统的状态、状态误差、跟踪误差及各类参数估计一致终极有界。 ●在研究状态反馈鲁棒镇定问题方面,本文分别采用集中控制策略和分散控制策略,设计了一类较为一般的不确定、互联复杂系统的状态反馈鲁棒镇定控制器,并针对一类具有特殊结构——相似结构的复杂系统,应用上述方法设计出了具有全息特点的鲁棒控制器。 ●所使用的方法削弱了类似的研究成果对不确定性所做的各种苛刻的数学假设。针对以往对于复杂系统控制问题的研究中大都依赖于较为苛刻的假设条件的弊端,本文的方法在仅假设复杂系统的不确定性具有未知上界函数的情形下,利用采样数据和不确定性的范数结构形式构造模糊逻辑系统,进而合成被控系统的鲁棒控制器,削弱了类似研究成果的假设条件,使得研究结论更加贴近工程实用。 ●在处理复杂系统中的不确定性这一难点问题上,通过先将复杂系统中的不确定性进行归一化处理,然后再利用模糊逻辑系统进行逼近的方法,避免了由于过多采用模糊逻辑系统而可能造成系统更加复杂化的弊端,从而保证了本文所提出方法的可实现性和有效性。 ●在各类控制设计中,以保证系统的状态、误差及参数估计一致终极有界为目标,从严密的数学推理角度,给出了各种估计的数学分析,克服了以往类似研究成果中或缺少理论分析或没有实验仿真的缺陷。 摘 要 .建立了各类控制设计的Simulink仿真模型,用非常形象直观的模块图表达了各类控制任务的控制思想和设计方法,探讨了控制系统实现的方法,给出了本文研究方法工程应用实现的途径,仿真结果检验了所得结论. .所形成的仿真软件结构化程度高,可移植性强,调试方便,对于进一步研究复杂系统的鲁棒控制问题,具有较大的参考价值.
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