非线性网络化系统控制问题研究

发布时间：2017-06-08 22:02

  本文关键词：非线性网络化系统控制问题研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着网络通讯技术和计算机技术的逐步改进和迅速发展,控制技术与网络通信技术和计算机技术的融合拓展逐步形成了现今颇具研究价值的网络化控制系统。由于具有布线简单、结构灵活、易于安装和维护、易扩展等特点,网络化控制系统已在工业自动化、智能交通、环境监测、远程医疗、航空航天等领域得到广泛应用。现实物理系统大都是非线性系统,Takagi-Sugeno(T-S)模糊模型能够将非线性系统分割为一系列线性子系统模型,然后利用隶属函数加权求和逼近原系统。T-S模糊模型可以将已有的丰富的线性系统理论用于非线性系统的研究,成为了非线性系统向线性系统转化的桥梁,深得科研人员的青睐。目前已有诸多基于T-S模糊模型的非线性网络化系统的研究成果。然而,由于现有T-S模糊模型是基于一型模糊集合理论,对不确定性描述能力差,设计结果仍有进一步改进的空间。区间二型模糊集合理论是二型模糊集合理论的简化,能够充分描述系统中的不确定性。本论文将结合区间二型模糊集合理论与T-S模糊模型,对不确定非线性网络化系统进行如下研究：第二章在区间二型模糊模型框架下研究了不确定非线性网络化系统存在数据随机丢失的状态反馈控制器设计问题。在控制设计过程中,考虑数据随机丢失现象。利用上下界隶属函数和相应的权重系数构造实际隶属函数,进而描述系统中的参数不确定。本文设计了一个新颖的状态反馈控制器镇定闭环系统,保证闭环系统随机稳定并具有外部干扰抑制性能。此外,为增强控制器设计的灵活性,控制器模型不必和系统模型使用同样的前件、模糊规则数和隶属函数。第三章研究了一类不确定非线性网络化系统在通讯受限和参数不确定情形下的基于模糊观测器的控制器设计问题。利用区间二型T-S模糊模型对含有参数不确定的非线性网络化系统进行建模,其中利用上下界隶属函数对系统中的不确定性进行描述。考虑传感器-观测器以及控制器-执行器通讯链路之间的数据丢失现象。本文利用一种新颖的数据补偿策略描述控制器-执行器通讯链路。在前件不匹配的情形下进行观测器设计,然后,利用观测的状态进行控制器设计。更进一步,提出了基于模糊观测器的控制器设计判定条件,保证闭环系统随机稳定且满足给定的H∞性能指标。第四章研究了一类离散的非线性网络化系统的基于观测器的跟踪控制问题,该系统存在参数不确定和状态不可测现象。设计过程中考虑了数据丢失现象。本文利用区间二型T-S模糊模型对不确定非线性网络化系统建模,利用上下界隶属函数描述系统中不确定参数。构造了一个前件变量独立的区间二型模糊观测器估计系统中不可测的状态变量,在此基础上,设计一个区间二型模糊跟踪控制器。更进一步,本文提出了基于观测器的跟踪控制器设计的判定条件,保证闭环系统的H∞跟踪性能。第五章基于区间二型模糊集合理论研究了一类非线性网络化系统的模糊滤波器设计问题。在设计过程中,考虑了两个重要的因素,即数据随机丢失和数据量化。利用上下界隶属函数和权重系数构造系统中的实际隶属函数,进而有效地描述系统中的不确定参数。本文设计了一种新颖的模糊滤波器保证滤波误差系统随机稳定且满足给定的H∞性能指标。此外,设计的滤波器不需要和系统模型使用相同的隶属函数和模糊规则数。第六章在区间二型模糊模型框架下研究了一类参数不确定的非线性网络化系统的基于滤波器的故障诊断问题。分别利用伯努利随机分布过程和对数量化器描述系统中的数据随机丢失和数据量化问题。在区间二型T-S模糊模型框架下,利用上下界隶属函数处理系统中的不确定参数。本文设计了一种新颖的区间二型故障诊断滤波器保证残差系统随机稳定且能满足给定的Hoo性能。值得指出的是,本文所提出的故障诊断滤波算法不需要和系统模型使用同样的前件变量、模糊规则数以及隶属函数,从而增强故障诊断滤波器设计的灵活性。
【关键词】：非线性网络化系统 区间二型T-S模糊模型 状态反馈控制 观测器设计 跟踪控制 滤波 故障诊断
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP13;TN713
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 主要符号13-14
• 1 绪论14-30
• 1.1 本课题的选题背景及研究意义14-15
• 1.2 Takagi-Sugeno模糊模型的发展现状15-23
• 1.2.1 一型Takagi-Sugeno模糊模型的发展现状15-19
• 1.2.2 区间二型Takagi-Sugeno模糊模型的发展现状19-23
• 1.3 网络化系统的发展及研究现状23-25
• 1.4 现有网络化系统研究成果的不足及待研究的问题25-27
• 1.5 本论文的主要研究内容27-30
• 2 网络通讯受限下不确定非线性网络化系统的状态反馈控制30-50
• 2.1 问题描述30-35
• 2.2 系统稳定性分析35-39
• 2.3 状态反馈控制器设计39-41
• 2.4 仿真例子41-49
• 2.5 本章小结49-50
• 3 前件不可测的网络化系统输出反馈控制50-70
• 3.1 问题描述50-55
• 3.2 稳定性分析55-58
• 3.3 输出反馈控制器设计58-59
• 3.4 仿真例子59-68
• 3.5 本章小结68-70
• 4 不确定非线性网络化系统的输出跟踪控制70-86
• 4.1 问题描述70-76
• 4.2 系统稳定性分析76-79
• 4.3 跟踪控制器设计79-80
• 4.4 仿真例子80-85
• 4.5 本章小结85-86
• 5 通讯网络受限下不确定非线性网络化系统的滤波器设计86-104
• 5.1 问题描述86-91
• 5.2 滤波误差系统性能分析91-95
• 5.3 区间二型模糊滤波器设计95-97
• 5.4 仿真例子97-103
• 5.5 本章小结103-104
• 6 通讯受限下不确定非线性网络化系统的故障诊断104-122
• 6.1 问题描述104-110
• 6.2 残差系统性能分析110-114
• 6.3 区间二型模糊故障诊断滤波器设计114-116
• 6.4 仿真例子116-121
• 6.5 本章小结121-122
• 总结与展望122-124
• 参考文献124-132
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文132-134
• 致谢134

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 仇计清;孙晓岭;杨丽芸;刘树娜;;一类不确定非线性时延状态网络化系统的鲁棒H_∞控制研究[J];数学学习与研究;2013年05期

2 何涛;张小美;周儒娟;;基于平均驻留时间方法的网络化系统的模糊控制[J];工程数学学报;2013年02期

3 李光霁;聚合:是启动的时候了[J];有线电视技术;2002年18期

4 张秋余;孙宁;迟宁;刘晔;;基于模糊信息融合的网络化系统安全态势评估[J];计算机工程;2007年13期

5 张川;孙兵;;计量管理网络化系统的设计[J];计量与测试技术;2009年11期

6 戴建国;崔宝同;;状态量化的非线性网络化系统的H_∞控制[J];控制与决策;2011年01期

7 詹习生;关治洪;吴杰;张先鹤;吴博;;多通道网络化系统跟踪性能极限[J];控制理论与应用;2013年04期

8 黄俊兵;;大学教学管理网络化系统的构建研究[J];民族论坛;2007年06期

9 张强;王宁;;工程档案管理网络化系统在电网建设项目中的应用[J];电网技术;2007年S2期

10 袁坚;王钺;;网络发展及其更广泛的安全需求[J];中国电子科学研究院学报;2008年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 朱爱华;;广电行业台内分布式异构网络化系统的集成方法探讨和实践[A];2009中国电影电视技术学会影视技术文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 本报记者 夏合琴 实习生 格根哈斯 马洪亮;新城西街社区的居民过上数字化生活[N];呼和浩特日报(汉);2007年

2 社长 彭松建;未来五项计划[N];中华读书报;2001年

3 记者 范绪锋;“洋”教授出任新“掌门”[N];中国教育报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 邹磊;基于通信协议的网络化系统控制及滤波问题研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

2 戴建国;网络化系统的稳定性分析、控制及滤波[D];江南大学;2011年

3 王隔霞;信息受限的网络化系统的镇定与控制[D];华东师范大学;2008年

4 刘安东;网络化系统的滚动时域控制与估计研究[D];浙江工业大学;2013年

5 张依恋;具有通信约束和信息不完全的网络化系统的控制和滤波[D];华东理工大学;2015年

6 万雄波;不完整量测下网络化系统故障检测与控制[D];华中科技大学;2011年

7 卢自宝;网络化系统的信道分配与控制器设计[D];大连海事大学;2013年

8 冷翠平;网络化系统的鲁棒控制及群体行为研究[D];华东师范大学;2007年

9 尹秀霞;复杂网络化系统的事件触发控制研究[D];华中科技大学;2014年

10 陈飞;网络化系统建模与一致性分析若干问题研究[D];南开大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 陈自然;基于多项式模糊模型的非线性网络化系统控制与滤波[D];渤海大学;2016年

2 吴承伟;非线性网络化系统控制问题研究[D];渤海大学;2016年

3 孙晓岭;非线性时滞网络化系统的鲁棒H_∞控制研究[D];河北科技大学;2013年

4 韩潇;一类网络化系统的一致性与能控性分析[D];北方工业大学;2015年

5 凌荣耀;基于随机采样的网络化系统H_∞滤波问题研究[D];浙江工业大学;2015年

6 林玉娟;网络化系统的时延控制策略[D];北京化工大学;2015年

7 张腾;矿井电网安全监控网络化系统研究[D];青岛科技大学;2012年

8 王琦;网络化系统基于事件触发的H∞滤波[D];山西大学;2013年

9 赵红兵;换热设备CAD网络化系统研究与应用[D];郑州大学;2003年

  本文关键词：非线性网络化系统控制问题研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：433797