T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型是描述模糊系統(tǒng)很有力的一種工具,其可以使得線性系統(tǒng)的控制理論和技術(shù)有效的應(yīng)用到模糊系統(tǒng)的分析與研究中。而時滯是實際的控制系統(tǒng)中很常見的一種現(xiàn)象,時滯的存在會很大程度上破壞系統(tǒng)的性能。因此對T-S模糊時滯系統(tǒng)進(jìn)行研究具有重要的理論意義和工程價值。本文針對T-S模糊時滯系統(tǒng),主要進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,鎮(zhèn)定控制和改進(jìn)的模糊H_∞濾波器設(shè)計問題的研究。本文的主要研究內(nèi)容概括如下:1.針對具有分布式時滯的非線性系統(tǒng),推導(dǎo)了保守性較小的穩(wěn)定性條件。首先建立了該非線性時滯系統(tǒng)的T-S模糊模型。為了減小保守性,在進(jìn)行穩(wěn)定性分析時使用了一種新型的結(jié)構(gòu)較為緊湊的積分不等式,由于該積分不等式比其他同類的不等式更緊,可以得到保守性更小的穩(wěn)定性條件。此外,通過引入T-S模糊模型隸屬度函數(shù)的相關(guān)信息,進(jìn)一步放松了穩(wěn)定性條件。本文提出的兩種穩(wěn)定性條件均被表示成了尋找線性矩陣不等式(LMI)可行解的形式。2.針對具有分布式時滯的T-S模糊系統(tǒng),設(shè)計了穩(wěn)定的前提不匹配的模糊控制器。和傳統(tǒng)的PDC(并行分布補償)模糊控制器設(shè)計方法不同,前提不匹配的模糊控制器設(shè)計方法允許要設(shè)計的模糊控制器使用和系統(tǒng)T-S模糊模型不一樣的隸屬度函數(shù)規(guī)則前件和模糊規(guī)則數(shù)目。這樣就能克服PDC模糊控制器設(shè)計方法的不足,獲得更大的設(shè)計自由度。其次,為了減小保守性,設(shè)計控制器時也應(yīng)用了之前提到的新型積分不等式,并且充分考慮了系統(tǒng)T-S模糊模型和模糊控制器的隸屬度函數(shù)的相關(guān)信息。3.針對具有時變時滯的T-S模糊系統(tǒng),在前提不匹配的條件下設(shè)計了模糊H_∞濾波器。為了克服傳統(tǒng)的基于PDC法的模糊H_∞濾波器設(shè)計方法的局限性,獲得更大的設(shè)計自由度,使用了前提不匹配的方法設(shè)計模糊H_∞濾波器,即允許模糊H_∞濾波器使用和非線性時滯系統(tǒng)T-S模糊模型不一樣的隸屬度函數(shù)規(guī)則前件和模糊規(guī)則數(shù)目。為了降低保守性,在設(shè)計模糊H_∞濾波器時充分考慮了系統(tǒng)T-S模糊模型和模糊H_∞濾波器的隸屬度函數(shù)的相關(guān)信息。此外,也給出了隸屬度函數(shù)無關(guān)的模糊H_∞濾波器設(shè)計方法,因為這種方法形式簡單,在工程實踐中更容易實現(xiàn)。4.針對具有時變時滯的T-S模糊系統(tǒng),設(shè)計了具有較小保守性的基于PDC法的模糊H_∞濾波器。在進(jìn)行穩(wěn)定性分析時,嘗試使用了一種新型的積分不等式來取代傳統(tǒng)的基于Leibniz-Newton公式的方法去處理穩(wěn)定性分析過程中出現(xiàn)的時滯積分項,因而可以得到相對保守性更小的模糊H_∞濾波器。為了進(jìn)一步放松模糊H_∞濾波器設(shè)計方法,本章中提出的模糊H_∞濾波器設(shè)計方法也充分考慮了隸屬度函數(shù)的相關(guān)信息。5.針對具有時變時滯的T-S模糊系統(tǒng),設(shè)計了改進(jìn)的前提不匹配的模糊H_∞濾波器。在設(shè)計模糊H_∞濾波器時,假定濾波器具有和系統(tǒng)T-S模糊模型不一樣的隸屬度函數(shù)和模糊規(guī)則前件,這樣可以得到更大的濾波器設(shè)計自由度。同時,在進(jìn)行穩(wěn)定性分析時,也使用了新型積分不等式來代替基于Leibniz-Newton公式的方法處理時滯積分項,并且通過數(shù)學(xué)計算技巧充分考慮了系統(tǒng)T-S模糊模型和模糊H_∞濾波器的隸屬度函數(shù)的相關(guān)信息,這樣得到了保守性更小的模糊H_∞濾波器。6.為了驗證所提出算法的有效性和優(yōu)越性,對本文中所提出的穩(wěn)定性條件,鎮(zhèn)定條件以及各種模糊H_∞濾波器設(shè)計方法均進(jìn)行了仿真驗證,并和已有的其他文獻(xiàn)中的算法進(jìn)行了對比分析。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TP273.4;TN713
【部分圖文】：

圖 3-1 基于定理 3-1 和定理 3-2 的穩(wěn)定區(qū)域, h 0.2參數(shù)h改為 0.02，其余參數(shù)保持不變。同樣應(yīng)用定理 3-1 和定理 3-方法去描繪 TSFMB 控制系統(tǒng) (3-27) 的穩(wěn)定區(qū)域。通過定理 3-1 獲域用”o”表示，通過定理 3-2 獲得的穩(wěn)定區(qū)域用”x”表示。得到的結(jié)果

圖 3-2 基于定理 3-1 和定理 3-2 的穩(wěn)定區(qū)域, h 0.02從圖 3-1 和圖 3-2 中可以看出，應(yīng)用定理 3-1 得到的穩(wěn)定區(qū)域范圍比應(yīng)用定理 3-2 得到的穩(wěn)定區(qū)域范圍面積更大，即參數(shù) a 和 b 具有更大的取值范圍。此結(jié)果說明定理 3-2 給出的鎮(zhèn)定條件的保守性比定理 3-1 中給出的鎮(zhèn)定條件的保守性更小。這是因為在定理 3-2 中充分考慮了模糊模型和模糊控制隸屬度函數(shù)的相關(guān)信息，而定理 3-1 是跟隸屬度函數(shù)信息無關(guān)的。

態(tài)響應(yīng)曲線，見圖 3-3。圖 3-3 TSFMB 控制系統(tǒng) (3-27) 的狀態(tài)響應(yīng)曲線從圖 3-3 中可以看出，利用本文中提出的鎮(zhèn)定條件設(shè)計的控制器可以使TSFMB 控制系統(tǒng) (3-27) 達(dá)到漸進(jìn)穩(wěn)定的狀態(tài)。3.5 本章小結(jié)本章主要研究具有分布式時滯的非線性系統(tǒng)的鎮(zhèn)定問題。在設(shè)計模糊控制器時，本章中采用了前提不匹配的設(shè)計方法，即允許要設(shè)計的模糊控制器使用和系統(tǒng) T-S 模糊模型不一樣的隸屬度函數(shù)規(guī)則前件和模糊規(guī)則數(shù)目。這樣就能突破傳統(tǒng)的 PDC 法的局限性，得到更大的模糊控制器的設(shè)計自由度。其次，為了減小鎮(zhèn)定條件的保守性，本章中引入了一種新型的積分不等式 (2-1) 來處理
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 Tuo Zhou;Xi-Qin He;;An Improved H_∞ Filter Design for Nonlinear Systems Described by T-S Fuzzy Models with Time-varying Delay[J];International Journal of Automation and Computing;2015年06期

2 韓安太,王樹青;基于LMI的一類非線性時滯關(guān)聯(lián)大系統(tǒng)的分散模糊控制[J];控制與決策;2004年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張澤健;前提不匹配的T-S模糊時滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與鎮(zhèn)定[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

2 鞏誠;T-S模糊時滯系統(tǒng)的魯棒H_∞控制及濾波[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

本文編號：2839182