【摘要】：在研究馬爾科夫跳變系統(tǒng)的控制和濾波問題時,外部噪聲、數(shù)據丟失、執(zhí)行器故障等異常情況往往造成原系統(tǒng)的跳變模態(tài)不能及時且準確地得到。為了解決這個問題,學者使用隱馬爾科夫模型來探測原系統(tǒng)的跳變模態(tài),并通過觀測到的模態(tài)來設計相應的控制器和濾波器。另一方面,Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型在處理系統(tǒng)非線性方面發(fā)揮了重要作用,可以把復雜的非線性系統(tǒng)轉化成易于處理的多個局部線性系統(tǒng)。目前,在考慮原系統(tǒng)的跳變模態(tài)不易獲得的情況下,針對T-S模糊馬爾科夫跳變系統(tǒng)的控制器和濾波器的研究很少,還有許多問題需要解決。本文主要針對T-S模糊馬爾科夫跳變系統(tǒng),研究如何使用隱馬爾科夫模型來設計控制器和濾波器并滿足系統(tǒng)的性能指標。主要研究內容如下:(1)研究了針對T-S模糊馬爾科夫跳變系統(tǒng)的異步耗散控制問題。通過使用隱馬爾科夫模型,設計出了異步模糊控制器。通過采用李雅普諾夫函數(shù)和矩陣不等式變化方法,提出了求解控制器增益的算法,并且能保證閉環(huán)系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性和耗散性能。研究不僅包括了連續(xù)系統(tǒng),也包含了離散系統(tǒng)。(2)研究了針對T-S模糊馬爾科夫跳變系統(tǒng)的異步保成本控制問題。我們使用隱馬爾科夫模型建立了異步模糊控制器。由于通信的限制,我們引入隨機量化器來降低傳輸?shù)臄?shù)據量。提出的求解控制器增益的算法不僅能保證閉環(huán)系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性,還能確保系統(tǒng)的保成本性能。(3)研究了針對T-S模糊切換系統(tǒng)的異步廣義耗散靜態(tài)輸出控制問題。針對測量的輸出信號存在間歇性特點,我們采用伯努利過程來建立數(shù)學隨機模型。通過隱馬爾科夫模型,設計了異步靜態(tài)輸出反饋控制方法,從而使閉環(huán)系統(tǒng)滿足隨機穩(wěn)定性并且具有廣義耗散性能。我們不僅研究了T-S模糊馬爾科夫跳變系統(tǒng),還研究了帶有逗留概率的T-S模糊切換系統(tǒng)。(4)研究了針對T-S模糊馬爾科夫跳變系統(tǒng)的異步耗散濾波問題。我們通過隱馬爾科夫模型設計出異步模糊濾波器。采用模態(tài)依賴的李雅普諾夫函數(shù)分析了濾波誤差系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性和耗散性能,并提出兩種求濾波器增益的方法。(5)研究了針對T-S模糊馬爾科夫跳變系統(tǒng)的異步耗散故障診斷問題�；陔[馬爾科夫模型,設計了異步耗散故障診斷濾波器。通過使用李雅普諾夫函數(shù),提出了兩種求故障診斷濾波器增益的方法,并確保故障診斷系統(tǒng)的隨機穩(wěn)定性及耗散性能。通過例子仿真,我們驗證了方法的有效性和正確性。
【圖文】：

逑Ｖ邋Ｉ邋｜0邋ｌ｜邋丨０．４邋０．６丨丨０．４邋０．６逡逑在干擾ｗ⑷＝邋ｅ－°＇２＾，圖３．１反映了邋ｒｅ⑴在初始狀態(tài)ｘ（０）＝邋［—１邋—［＾廣時，隨逡逑著時間的變化逐漸趨近于０。逡逑表３．３表示在不同異步程度下最優(yōu)耗散性能參數(shù)ａＭ直的變化情況。表３．１和逡逑表３．２紿出了對應的條件轉移概率矩陣屯和耗散參數(shù)（Ｑ，５１，ｉ？）（為了研究異步無源控逡逑制，我們令＜５邋＝邋［１，１］Ｔ來適應和⑷之間的維數(shù)不一致問題）。從表３．３中，我們逡逑可以清楚地發(fā)現(xiàn)隨著異步程度的增加，最優(yōu)耗散性能參數(shù)Ｙ值變得越來越小。／／00逡逑性能和無源性能則與耗散性能呈現(xiàn)出不同的變化趨勢：隨著異步程度的增加，，ａ＊值逡逑變得越來越大。逡逑針對離散Ｔ－Ｓ模糊馬爾科夫跳變系統(tǒng)，我們采用單連接機器人手臂系統(tǒng)來逡逑３２逡逑

邐１６邋＜邋Ａ：邋＜邋８０．逡逑圖３．２是控制輸入信號的軌跡。在其作用下，系統(tǒng)狀態(tài)隨著時間的增加趨近于０，如逡逑圖３．３所示。逡逑接下來，我們將會研究不同條件轉移概率矩陣Ｑ對三種不同性能指標的影響，逡逑包括了耗散性能，丑00性能和無源性能。Ｑ的取值如表３．５所示。通過求解定理３．４逡逑中的線性矩陣不等式，針對表３．６不同值下的Ｑ，邋Ｓ和兄，獲得最優(yōu)ａ＊值。在表３．７逡逑中，我們發(fā)現(xiàn)好％性能和無源性能有著類似的變化趨勢：同步程度越高，最優(yōu)Ｙ值逡逑３５逡逑
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP13

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本文編號：2706666