非线性不确定切换系统的模糊自适应Backstepping控制

发布时间：2017-05-05 13:01

  本文关键词：非线性不确定切换系统的模糊自适应Backstepping控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文基于模糊自适应Backstepping设计方法、模糊逻辑系统、多Lyapunov函数或公共Lyapunov函数稳定性理论、平均驻留时间等理论和方法,针对几类非线性不确定切换系统进行控制器设计和稳定性分析的研究,提出了几种模糊自适应输出跟踪控制方案,并证明了闭环系统的稳定性。具体内容如下:(1)针对一类含有未知死区的非线性不确定切换系统,应用模糊逻辑系统逼近未知非线性切换函数,基于模糊自适应Backstepping设计方法和公共Lyapunov函数稳定性理论,给出了被控系统在任意切换信号下的模糊自适应状态反馈控制方案,并证明了闭环系统的稳定性。通过数值仿真研究进一步验证了所提控制方法有效性。(2)针对一类含有执行器故障的非线性切换系统,应用模糊模糊逻辑系统对被控对象建模;基于匹配条件和模糊自适应Backstepping设计方法,提出了模糊自适应容错控制器设计方案;通过公共Lyapunov函数稳定性理论证明了闭环系统在任意切换规则下的稳定性。通过数值仿真和实例仿真研究进一步验证了所提控制方法的有效性。(3)针对一类含有未知控制方向的多输入多输出非线性不确定切换系统,应用模糊逻辑系统辨识未知非线性切换函数;将模糊自适应Backstepping设计方法和公共Lyapunov函数稳定性理论相结合,给出了被控系统在任意切换信号下的模糊自适应输出跟踪控制方案,并证明了闭环系统的稳定性。通过数值仿真研究进一步验证了所提控制方法的有效性。(4)针对一类含有未建模动态的非线性不确定切换系统,应用模糊逻辑系统逼近未知非线性切换函数,构造模糊状态观测器估计系统中不可测的状态;基于模糊自适应Backstepping设计方法、多Lyapunov函数方法和平均驻留时间方法,提出了一种输出反馈控制方案,通过构造一组切换规则保证了闭环切换系统的稳定性、收敛性和鲁棒性。通过数值仿真研究进一步验证了所提控制方法的有效性。(5)针对一类状态不可测的非线性不确定切换系统,应用模糊逻辑系统对被控对象建模;构造模糊状态观测器估计系统中不可测的状态;将命令滤波器引入到模糊自适应Backstepping设计方法中,提出了一种基于模糊自适应Backstepping命令滤波器的输出反馈控制器设计方案,解决了传统的Backstepping方法中的计算膨胀问题;通过多Lyapunov函数和平均驻留时间的方法构造一组切换规则保证闭环了切换系统的稳定性和收敛性。通过数值仿真研究进一步验证了所提控制方法的可行性和有效性。
【关键词】：非线性切换系统 模糊自适应控制 Backstepping 模糊状态观测器 多Lyapunov函数 公共Lyapunov函数 平均驻留时间
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP13
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 选题的背景和意义10
• 1.2 模糊自适应Backstepping控制理论概述10-12
• 1.3 非线性切换系统控制理论研究现状12-13
• 1.4 本文的主要工作13-14
• 1.5 预备知识14-16
• 2 含有未知死区的非线性切换系统的模糊自适应控制16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 被控系统描述16-17
• 2.3 模糊自适应控制器设计17-20
• 2.4 稳定性分析20-21
• 2.5 数值仿真研究21-23
• 2.6 本章小结23-24
• 3 含有执行器故障的非线性切换系统的模糊自适应控制24-43
• 3.1 引言24
• 3.2 被控对象描述24-26
• 3.3 模糊自适应控制器设计和稳定性分析26-34
• 3.4 仿真研究34-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 含有未知控制方向的非线性切换系统的模糊自适应控制43-59
• 4.1 引言43
• 4.2 被控系统描述43-45
• 4.3 自适应模糊输出反馈控制器设计和稳定性分析45-53
• 4.4 仿真研究53-58
• 4.5 本章小结58-59
• 5 含有未建模动态的非线性切换系统的模糊自适应控制59-78
• 5.1 引言59
• 5.2 被控系统描述59-61
• 5.3 模糊状态观测器设计61-64
• 5.4 模糊自适应控制器设计和稳定性分析64-73
• 5.5 仿真研究73-77
• 5.6 本章小结77-78
• 6 非线性切换系统的模糊自适应命令滤波器控制78-92
• 6.1 引言78
• 6.2 被控系统描述和预备知识78-79
• 6.3 模糊状态观测器设计79-81
• 6.4 模糊自适应控制器设计和稳定性分析81-88
• 6.5 仿真研究88-91
• 6.6 本章小结91-92
• 7 结论92-94
• 参考文献94-98
• 攻读硕士期间参与科研项目及发表学术论文情况98-99
• 致谢99

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