Takagi-Sugeno模糊系统的若干控制问题研究

论文摘要

随着科技的迅速发展,控制系统变得日益复杂,现如今的控制系统已由简单的,易于描述的,计算成本低的线性系统变成了复杂的,高成本的非线性系统,给系统的分析带来了很大的困难。而Takagi-Sugeno（T-S）模糊模型就可以很好地处理非线性系统。T-S模型以IF-THEN规则形式将非线性系统表示成一系列局部线性子系统的线性组合,通过隶属度函数将线性子系统连接起来,从而借用线性系统理论对模糊系统进行分析与控制,然而一型T-S模糊模型忽略了系统中的不确定因素,使用了确定的隶属函数,不能充分描述系统中的不确定性问题,为此,区间二型T-S模糊模型应运而生,通过利用上下界隶属度函数和相应的权重系数,系统中的不确定性得到很好地描述。另一方面,复杂的传输环境难免会导致诸多因素的发生,例如传感器故障,执行器故障,数据丢失,事件触发等等。结合上述问题,本文进行了如下的研究:第一章介绍了T-S模糊模型的背景和优点,事件触发机制以及不确定四分之一主动汽车悬架系统的研究意义。进而确定了本文研究的必要性和意义。同时也给出了本文要用到的技术和手段。第二章针对参数不确定的一类非线性离散系统,基于区间二型T-S模糊模型,建立非线性离散系统的区间二型模糊系统。并提出了较为一般的,与系统不共用相同隶属函数的模糊滤波器设计方法,提高了滤波器设计的灵活性。在此基础上,考虑了传感器会产生故障,引入了传感器故障模型来描述这一现象。提出了非线性离散系统的严格耗散滤波器设计条件,解决了在传感器发生故障的情形下如何设计区间二型模糊滤波器估计系统状态的问题,并验证了所提方法的有效性。第三章针对一类非线性网络化系统,基于一型T-S模糊模型,建立非线性网络化系统的模糊系统。考虑到部分状态不可测,采用动态输出反馈机制来控制网络化系统。考虑到资源的宝贵性和有限性,引入新颖的自适应事件触发机制来降低信号传输负担,节省传输资源。鉴于网络环境的复杂性及不稳定性,利用伯努利随机分布描述数据丢失现象以及建立执行器故障模型描述相应元件发生的故障。在此基础上,提出了自适应事件触发模糊动态输出反馈控制器的设计条件,解决了在状态不可测,数据丢失以及执行器发生故障的情况下如何设计模糊控制器控制网络化系统的问题,同时也解决了节省传输资源的问题。第四章针对一类参数不确定的四分之一主动汽车悬架系统,基于一型T-S模糊模型,建立非线性主动汽车悬架系统的模糊系统。考虑到传感器元件的老化以及长时间的使用,引入故障模型描述传感器发生的故障。鉴于人体最敏感范围为4Hz-8Hz,因此在该有限频域段内直接设计控制器,并构造出了模糊控制器模型。基于广义Kalman–Yakubovic–Popov引理推论,射影定理以及反射影定理,给出了在有限频域内,传感器发生故障的情形下模糊控制器的设计条件,解决了提升汽车驾驶舒适度以及相关的悬架性能需求的问题。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 绪论
•   1.1 T-S模糊模型的研究意义及发展现状
•   1.2 事件触发机制
•   1.3 汽车悬架系统的研究意义
•   1.4 本文的主要工作
•   1.5 本文所要用到的引理
•   1.6 主要符号
• 2 基于严格耗散性能的非线性系统的可靠滤波器设计
•   2.1 问题描述
•   2.2 稳定性分析
•   2.3 模糊滤波器设计
•   2.4 仿真例子
•   2.5 结论
• 3 非线性网络化系统的模糊自适应事件触发动态输出控制
•   3.1 问题描述
•   3.2 稳定性分析
•   3.3 模糊动态输出反馈控制器设计
•   3.4 仿真例子
•   3.5 结论
• 4 不确定主动汽车悬架系统有限频域下的模糊控制
•   4.1 问题描述
•   4.2 悬架系统稳定性分析
•   4.3 模糊控制器设计
•   4.4 仿真例子
•   4.5 结论
• 总结与展望
• 参考文献
• 论文发表情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张振兴

导师: 李鸿一

关键词: 非线性系统,汽车悬架系统,模糊模型,滤波器设计,状态反馈,动态输出反馈

来源: 渤海大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 数学,数学

单位: 渤海大学

分类号: O159;O231

总页数: 97

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