具有主動(dòng)適應(yīng)性的Type-2模糊控制方法研究.pdf

1、針對(duì)易受外界干擾的復(fù)雜非線性系統(tǒng)，如何設(shè)計(jì)一個(gè)有效的控制器，能消除系統(tǒng)的各類(lèi)擾動(dòng)因素帶來(lái)的影響，并且保證系統(tǒng)魯棒性和穩(wěn)定性，是控制學(xué)領(lǐng)域一個(gè)重要的熱點(diǎn)問(wèn)題。其研究的難點(diǎn)在于復(fù)雜系統(tǒng)的高度不確定性導(dǎo)致無(wú)法建立精確模型，以及系統(tǒng)自身的內(nèi)部擾動(dòng)和外部環(huán)境的擾動(dòng)會(huì)影響控制的穩(wěn)定性和收斂性。本文以自適應(yīng)模糊控制為基礎(chǔ)，在控制器的設(shè)計(jì)中，融入生物對(duì)外界擾動(dòng)和系統(tǒng)內(nèi)部擾動(dòng)所采用的主動(dòng)調(diào)整和適應(yīng)行為，建立具有主動(dòng)適應(yīng)性的Tpe-2模糊控制方法，以期為解

2、決非線性系統(tǒng)的控制問(wèn)題提出新的方法和思路。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)將生物個(gè)體的主要生態(tài)因子作模糊系統(tǒng)規(guī)則的前件變量，其模糊集合表示為T(mén)pe-2模糊集合，利用Type-2模糊集合隸屬函數(shù)的“寬帶”效應(yīng)體現(xiàn)生物生態(tài)因子的“生態(tài)幅”。利用生態(tài)位“態(tài)、勢(shì)”理論，將生物的功能生態(tài)位中反映個(gè)體生存狀態(tài)的“態(tài)”和反映物種自身發(fā)展趨勢(shì)的“勢(shì)”作為模糊系統(tǒng)的規(guī)則后件參數(shù)。由此構(gòu)造的Type-2T-S模糊系統(tǒng)，具有了生物對(duì)外界干擾的適應(yīng)機(jī)制，提

3、高了模糊系統(tǒng)描述不確定性的能力，加強(qiáng)了T-S模糊系統(tǒng)的規(guī)則后件和前件模糊集合之間的實(shí)際聯(lián)系，賦予了模糊系統(tǒng)類(lèi)似于生物的主動(dòng)適應(yīng)、調(diào)節(jié)、開(kāi)發(fā)和利用環(huán)境的功能。
　　(2)在經(jīng)典的Tpe-2自適應(yīng)模糊控制方法的基礎(chǔ)上，利用具有主動(dòng)適應(yīng)性的Type-2T-S模糊系統(tǒng)對(duì)控制系統(tǒng)未知函數(shù)進(jìn)行建模，分別對(duì)兩種不同形式的控制系統(tǒng)建立具有主動(dòng)適應(yīng)性的Type-2直接自適應(yīng)模糊控制方法和間接自適應(yīng)模糊控制方法。利用Lyapunov合成方法，給出系統(tǒng)

4、參數(shù)的自適應(yīng)律和約束條件，研究在所有變量一致有界下閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，分析控制系統(tǒng)的收斂性。該方法結(jié)合了生物主動(dòng)適應(yīng)環(huán)境的智能特點(diǎn)和Tpe-2模糊系統(tǒng)理論解決高度不確定性問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)。仿真結(jié)果顯示，設(shè)計(jì)的控制器利用較少的模糊規(guī)則，就可以達(dá)到使系統(tǒng)狀態(tài)變量在隨機(jī)擾動(dòng)下具有較小的波動(dòng)、較快速的收斂性的良好控制效果，表明融入生物特性的設(shè)計(jì)方法較為優(yōu)越。
　　(3)在控制系統(tǒng)狀態(tài)變量不可量測(cè)的情況下，利用具有主動(dòng)適應(yīng)性的Type-2T-S模糊

5、系統(tǒng)設(shè)計(jì)模糊觀測(cè)器，建立具有主動(dòng)適應(yīng)性的Type-2直接自適應(yīng)和間接自適應(yīng)模糊觀測(cè)器控制方法。該方法利用自適應(yīng)律的在線調(diào)整，提高被控對(duì)象跟蹤精度，使系統(tǒng)具備諸多處理不確定性的特點(diǎn)，在處理未知擾動(dòng)和訓(xùn)練噪音等問(wèn)題上更為有效。利用Lyapunov合成方法，通過(guò)加入魯棒控制器和對(duì)觀測(cè)誤差的非線性組合控制器，研究在所有變量一致有界下閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，給出系統(tǒng)參數(shù)的自適應(yīng)律和約束條件，并對(duì)系統(tǒng)的收斂性進(jìn)行分析論證。實(shí)例仿真顯示，在較少的模糊規(guī)則數(shù)

6、下，控制器能達(dá)到非常明顯的控制效果，體現(xiàn)設(shè)計(jì)的新的控制器具有較強(qiáng)的抗干擾能力。
　　(4)將具有主動(dòng)適應(yīng)性的Type-2 T-S模糊系統(tǒng)與模糊滑?？刂圃O(shè)計(jì)方法相結(jié)合，建立具有主動(dòng)適應(yīng)性的Type-2模糊滑模控制方法，運(yùn)用Laypunov合成法研究所有變量一致有界下閉環(huán)系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性，并給出系統(tǒng)參數(shù)的自適應(yīng)律和約束條件。由于融合生物對(duì)外界環(huán)境的主動(dòng)適應(yīng)對(duì)策，設(shè)計(jì)的控制方法具有較強(qiáng)的抗干擾能力，并能夠有效地緩解滑模控制系統(tǒng)中常見(jiàn)的抖