T-S模糊控制理論日趨完善,但應(yīng)用到實(shí)際工程中往往會(huì)受到限制。其主要原因是當(dāng)系統(tǒng)中的時(shí)變參數(shù)過多時(shí),前件變量和子系統(tǒng)的數(shù)目便會(huì)增加,控制器增益矩陣所需滿足線性矩陣不等式的個(gè)數(shù)也會(huì)呈指數(shù)增加。因此,本文針對(duì)此問題提出并研究了模糊變參數(shù)系統(tǒng)理論。模糊變參數(shù)系統(tǒng)是一種集T-S模糊系統(tǒng)和線性變參數(shù)系統(tǒng)諸多優(yōu)點(diǎn)為一體的新型非線性時(shí)變模型,它繼承了T-S模糊模型有效處理非線性系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),又保持了線性變參數(shù)模型處理時(shí)變系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì),不僅克服了傳統(tǒng)T-S模糊模型在處理時(shí)變系統(tǒng)時(shí)模糊規(guī)則劇增的弱點(diǎn),而且擴(kuò)展了線性變參數(shù)系統(tǒng)理論的適用范圍。根據(jù)傳統(tǒng)T-S模糊模型理論中基于二次Lyapunov函數(shù)設(shè)計(jì)并行補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)思想,本文給出了模糊變參數(shù)系統(tǒng)的并行補(bǔ)償控制器設(shè)計(jì)方法,應(yīng)用凸優(yōu)化理論中的頂點(diǎn)定理得到了包含有限個(gè)線性矩陣不等式的控制器設(shè)計(jì)條件。受到自適應(yīng)控制理論和增益調(diào)度控制思想的啟發(fā),本文還給出基于二次Lyapunov函數(shù)的參數(shù)依賴全狀態(tài)反饋及便于應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)輸出反饋控制器設(shè)計(jì)方法。此外,本文給出的參數(shù)依賴控制器設(shè)計(jì)方法較經(jīng)典T-S模糊系統(tǒng)理論中基于二次Lyapunov函數(shù)的控制器設(shè)計(jì)方法,能使閉環(huán)系統(tǒng)具有更優(yōu)秀的誘導(dǎo)L_2范數(shù)指標(biāo)。為了進(jìn)一步降低控制器設(shè)計(jì)方法的保守性,本文引入模糊Lyapunov函數(shù)來替代二次Lyapunov函數(shù)研究模糊變參數(shù)系統(tǒng)。應(yīng)用全分塊S-procedure引理分離隸屬度函數(shù)和時(shí)變參數(shù)的耦合項(xiàng),將一個(gè)非凸的矩陣不等式問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)線性矩陣不等式的凸問題。本文還應(yīng)用放縮矩陣的技巧克服了因利用隸屬度函數(shù)信息所引入隸屬度函數(shù)導(dǎo)數(shù)項(xiàng)的上下界而增加保守性的問題�；诜�(wěn)定性分析的結(jié)果,給出基于模糊Lyapunov函數(shù)的參數(shù)依賴增益調(diào)度狀態(tài)反饋和動(dòng)態(tài)輸出反饋控制器設(shè)計(jì)方法。本文還利用時(shí)變參數(shù)在線可測(cè)特性降低基于二次Lyapunov函數(shù)所得結(jié)果的保守性�；趨�(shù)依賴的Lyapunov函數(shù),結(jié)合時(shí)變參數(shù)滿足的不同條件,給出若干個(gè)不同的模糊變參數(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定性判定條件。借鑒線性變參數(shù)系統(tǒng)控制理論和增益調(diào)度控制的思想,充分利用時(shí)變參數(shù)信息,多次應(yīng)用全分塊S-procedure引理和凸優(yōu)化技術(shù),給出基于參數(shù)依賴Lyapunov函數(shù)的增益調(diào)度控制器設(shè)計(jì)方法。最后,為了驗(yàn)證所提控制方法的有效性,將以上提出的控制方法應(yīng)用在火星探測(cè)器進(jìn)入火星大氣的軌跡跟蹤控制中。將火星大氣密度作為時(shí)變參數(shù),建立相應(yīng)的模糊變參數(shù)模型。然后依次應(yīng)用本文所給出的基于二次Lyapunov函數(shù)、模糊Lyapunov函數(shù)、參數(shù)依賴Lyapunov函數(shù)控制器設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了參數(shù)依賴的H_∞控制器。數(shù)值仿真結(jié)果表明三種控制方法均可以使火星探測(cè)器按預(yù)先設(shè)計(jì)的軌跡進(jìn)入火星大氣。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP273.4
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
常用符號(hào)表
第1章 緒論
    1.1 課題背景及來源
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 課題來源
    1.2 線性變參數(shù)系統(tǒng)理論及建模概況
        1.2.1 線性變參數(shù)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與鎮(zhèn)定的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 線性變參數(shù)模型建模方法
    1.3 T-S模糊控制
        1.3.1 T-S模糊系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與鎮(zhèn)定的研究方法
        1.3.2 T-S模糊模型的發(fā)展
    1.4 模糊變參數(shù)系統(tǒng)
        1.4.1 研究模糊變參數(shù)系統(tǒng)理論的必要性
        1.4.2 模糊變參數(shù)系統(tǒng)的提出
        1.4.3 模糊變參數(shù)系統(tǒng)與T-S模糊系統(tǒng)、線性變參數(shù)系統(tǒng)的關(guān)系
    1.5 研究?jī)?nèi)容與論文結(jié)構(gòu)
第2章 基于二次Lyapunov函數(shù)模糊變參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與控制器設(shè)計(jì)
    2.1 預(yù)備知識(shí)
    2.2 基于二次Lyapunov函數(shù)的穩(wěn)定性分析
        2.2.1 穩(wěn)定性分析
        2.2.2 數(shù)值仿真
    2.3 PDC控制器設(shè)計(jì)方法
        2.3.1 控制器設(shè)計(jì)
        2.3.2 數(shù)值仿真
    2.4 參數(shù)依賴控制器設(shè)計(jì)
        2.4.1 狀態(tài)反饋增益調(diào)度控制器設(shè)計(jì)
        2.4.2 動(dòng)態(tài)輸出反饋增益調(diào)度控制器設(shè)計(jì)
        2.4.3 數(shù)值仿真
    2.5 本章小結(jié)
第3章 基于模糊Lyapunov函數(shù)模糊變參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與控制器設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 基于模糊Lyapunov函數(shù)的穩(wěn)定性分析
    3.3 基于模糊Lyapunov函數(shù)的控制器設(shè)計(jì)
        3.3.1 全狀態(tài)反饋增益調(diào)度控制器設(shè)計(jì)
        3.3.2 動(dòng)態(tài)輸出反饋增益調(diào)度控制器設(shè)計(jì)
        3.3.3 數(shù)值仿真
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于參數(shù)依賴Lyapunov函數(shù)模糊變參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析與控制器設(shè)計(jì)
    4.1 引言
    4.2 基于參數(shù)依賴Lyapunov函數(shù)的穩(wěn)定性分析
    4.3 基于參數(shù)依賴Lyapunov函數(shù)的控制器設(shè)計(jì)
        4.3.1 狀態(tài)反饋增益調(diào)度控制器設(shè)計(jì)
        4.3.2 輸出反饋增益調(diào)度控制器設(shè)計(jì)
        4.3.3 數(shù)值仿真
    4.4 本章小結(jié)
第5章 模糊變參數(shù)系統(tǒng)理論在火星探測(cè)器控制中的應(yīng)用
    5.1 引言
    5.2 火星探測(cè)器進(jìn)入段研究現(xiàn)狀
    5.3 火星探測(cè)器進(jìn)入火星大氣的縱向動(dòng)力學(xué)模型
    5.4 數(shù)值仿真
        5.4.1 跟蹤能力
        5.4.2 抗干擾能力
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A 部分?jǐn)?shù)值仿真中的控制器構(gòu)成矩陣
    A.1 構(gòu)成第二章算例1 的輸出反饋控制器所需矩陣
    A.2 構(gòu)成第二章算例2 的輸出反饋控制器所需矩陣
    A.3 構(gòu)成第三章算例1 的輸出反饋控制器所需矩陣
    A.4 構(gòu)成第三章算例2 的輸出反饋控制器所需矩陣
    A.5 構(gòu)成第四章算例1 的輸出反饋控制器所需矩陣
    A.6 構(gòu)成第四章算例2 的輸出反饋控制器所需矩陣
    A.7 第五章狀態(tài)反饋控制器增益矩陣
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 馬清亮;鄧會(huì)選;呂康文;陳逸成;李紅增;;基于平方和優(yōu)化的多項(xiàng)式模糊系統(tǒng)H_∞控制[J];電光與控制;2014年10期

2 鄭燕萍;杜政平;吳松松;陳寧;;基于LPV模型的磷酸鐵鋰電池SOC實(shí)時(shí)算法[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2014年05期

3 王明昊;劉剛;趙鵬濤;楊述華;;高超聲速飛行器的LPV變?cè)鲆鏍顟B(tài)反饋H_∞控制[J];宇航學(xué)報(bào);2013年04期

4 李檸,李少遠(yuǎn),席裕庚;基于觀測(cè)器的T-S模糊系統(tǒng)穩(wěn)定性分析[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2003年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 劉陽;模糊增益調(diào)度控制及在高超聲速飛行器中的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 徐鴻影;火星大氣進(jìn)入段軌跡設(shè)計(jì)和制導(dǎo)方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 何旭;切換線性變參數(shù)系統(tǒng)的H_∞控制及其在飛行器系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];東北大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 陳華民;LPV系統(tǒng)的主動(dòng)容錯(cuò)控制[D];上海交通大學(xué);2015年

2 田永青;模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析[D];河北工業(yè)大學(xué);2000年

本文編號(hào)：2886757