T-S模糊时滞扰动系统稳定性分析与输出反馈控制器设计

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现实生活中,时滞现象普遍存在,如经济、人口、生物、冶金、航空航天等领域。因为时滞系统具有重要的实际应用背景,引起了国内外学者的广泛关注。时滞现象是导致系统性能降低、震荡、甚至不稳定的一个主要因素。因此针对时滞系统,进行稳定性分析和控制器设计具有重要的现实意义。本文基于模糊控制理论,分别研究线性时滞系统稳定性新判据,T-S模糊时滞系统和Ⅱ型模糊时滞系统进行输出反馈控制器设计。本文主要研究内容如下:(1)针对具有时滞的线性系统,利用积分不等式和Jensen不等式给出了判定系统稳定性的新判据。研究具有常数时滞和时变时滞的两种线性时滞系统,基于双积分和Jensen不等式引入时滞相关Lyapunov-Krasovskii函数,推导出两类线性矩阵不等式形式的时滞相关稳定性判据。与现有研究工作相比,能够得到更大的时滞上界和保守性更低的稳定性结果。(2)针对具有时变时滞和外部扰动的Takagi-Sugeno(T-S)模糊系统,设计T-S模糊动态输出反馈控制器。引入线性积分模糊Lyapunov-Krasovskii函数推导出线性矩阵不等式形式的系统稳定性条件,并在稳定性分析中引入模糊隶属函数的边界信息。与现有研究工作相比,设计的T-S模糊动态输出反馈控制器和T-S模糊系统采用相同数量的模糊规则,放宽设计条件。同时引入线性积分模糊Lyapunov-Krasovskii函数,考虑隶属函数的边界信息,得到了保守性更低的稳定性条件。(3)针对具有混合时变时滞和不确定性的T-S模糊系统,采用T-S模糊模型和广义冗余方法,设计T-S模糊动态输出反馈控制器。通过引入广义冗余方法和非传统二次型模糊Lyapunov-Krasovskii函数,推导出线性矩阵不等式形式的稳定性条件。与现有研究工作相比,设计的T-S模糊动态输出反馈控制器,放宽了控制设计条件,增强了设计的灵活性。通过采用广义冗余方法和非传统二次型模糊Lyapunov-Krasovskii函数,避免了控制器设计过程中线性矩阵不等式出现大量的交叉项。(4)针对具有时变时滞和不匹配扰动的离散时间T-S模糊系统,提出了一种T-S模糊动态输出反馈控制方法。基于随机系统理论和伯努利概率分布,设计模糊动态输出反馈控制器。对系统进行预定H_?性能分析,采用锥互补非线性算法处理由模糊基相关线性矩阵不等式引起的非凸问题。与现有的研究工作相比,增强了控制器设计的灵活性,并且采用改进的锥互补线性化算法,放宽了控制器的设计条件。(5)针对具有时变时滞和外部扰动的区间Ⅱ型T-S模糊系统,设计区间Ⅱ型T-S模糊控制器,从而放宽了控制设计条件,增强了设计的灵活性。利用广义冗余法将得到的闭环系统描述成广义冗余系统。然后,通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii函数,推导出了闭环系统稳定的两类稳定性条件,证明闭环系统的渐近稳定性,并且实现了预定的H_?性能。同时将系统稳定性判据推广到满足线性矩阵不等式约束条件的有限集合形式。
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