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1、基于高增益觀測器的非線性系統(tǒng)自適應(yīng)模糊滑??刂谱髡撸鹤髡邌挝唬簞⒃品?, 彭云輝, 楊小岡, 繆棟, 袁潤平, LIU Yun-feng, PENG Yun-hui, YANGXiao-gang, MIAO Dong, YUAN Run-ping劉云峰,楊小岡,繆棟,LIU Yun-feng,YANG Xiao-gang,MIAO Dong(第二炮兵工程學(xué)院303教研室,陜西,西安,710025), 彭云輝,PENG Yun-hui(第二炮兵指揮中心,北京,100085), 袁潤平,YUAN Run-ping(西安交通大學(xué)電信學(xué)院,陜西,西安,710049)系統(tǒng)工程與電子技術(shù)SYSTEMS EN

2、GINEERING AND ELECTRONICS2009,31(7)0次刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次數(shù):參考文獻(xiàn)(8條)1.Wang L X Stable adaptive fuzzy control of nonlinear systems 1993(02)2.Chen B S.Lee C H.Chang Y C Ho.tracking design of uncertain nonlinear SISO systems; Adaptive fuzzyapproach 1996(01)3.Tong S C.Chai T Y Fuzzy adaptive control for a

3、 class of nonlinear systems 1999(01)4.Chai T Y.Tong S C Fuzzy direct adaptive control for a class of nonliear systems 1999(03)5.Gong J Q.Yao B Output feedback neural network adaptive robust control of a class of SISO nonlinearsystems 20016.Wang C H.Liu H L.Lin T C Direct adaptive fuzzy-neural contro

4、l with state observer and supervisorycontroller for unknown nonlinear dynamical systems 2002(01)7.Wang W Y.Leu Y G.Lee T T Output-feedback control of nonlinear systems using direct adaptive fuzzy-neural controller 20038.Tong S C.Li H X.Wang W Comment on direct fuzzy-neural control with observer and

5、supervisorycontrol for unknown nonlinear dynamical systems 2003(05)相似文獻(xiàn)(10條)1.期刊論文 王永富.柴天佑.遲瑛.佟紹成.WANG Yong-fu.CHAI Tian-you.CHI Ying.TONG Shao-cheng 基于觀測器的一類非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊控制 -控制理論與應(yīng)用2005,22(3)針對一類有界的不確定非線性系統(tǒng)設(shè)計了模糊觀測器和自適應(yīng)控制器.該方法不需要系統(tǒng)狀態(tài)完全可測的條件,而是通過模糊觀測器估計系統(tǒng)的狀態(tài)變量并且能保證觀測誤差是一致最終有界的.該自適應(yīng)控制器取得了良好的控制效果并且保證了跟蹤誤

6、差的一致最終有界性.仿真結(jié)果表明了本文所提出的方法有效性.2.學(xué)位論文 陳海通 非線性系統(tǒng)自適應(yīng)模糊控制研究 2006非仿射非線性系統(tǒng)的控制是一個極具挑戰(zhàn)性的研究方向。本文主要討論了應(yīng)用自適應(yīng)模糊控制技術(shù),結(jié)合 控制方法,以及高增益觀測器,實現(xiàn)了非仿射非線性系統(tǒng)的輸出反饋控制。主要針對一類可以用輸入輸出模型表示的系統(tǒng)進(jìn)行討論,通過理論證明和數(shù)值仿真來說明了方法的有效性和正確性。本文的工作包括下面幾個部分:首先,利用間接自適應(yīng)模糊控制,結(jié)合 控制方法,實現(xiàn)了系統(tǒng)的自適應(yīng)穩(wěn)定跟蹤?;贚yapunov穩(wěn)定性定理,設(shè)計了控制器的自適應(yīng)律,保證了系統(tǒng)跟蹤誤差的一致最終有界。在狀態(tài)無法測量的情況下,利用

7、高增益觀測器觀測系統(tǒng)狀態(tài),并實現(xiàn)了系統(tǒng)的輸出反饋控制。第二,利用直接自適應(yīng)模糊控制,結(jié)合 控制方法,實現(xiàn)了非仿射系統(tǒng)的自適應(yīng)控制。通過基于Lyapunov穩(wěn)定性定理設(shè)計自適應(yīng)律,保證系統(tǒng)的一致漸近穩(wěn)定。在狀態(tài)不可測量的情況下,設(shè)計高增益觀測器估計系統(tǒng)狀態(tài),從而實現(xiàn)輸出反饋。第三,結(jié)合直接自適應(yīng)和間接自適應(yīng)控制的優(yōu)點,設(shè)計了直接間接結(jié)合的自適應(yīng)模糊控制器。同樣,利用Lyapunov穩(wěn)定性定理設(shè)計自適應(yīng)律,保證了系統(tǒng)跟蹤誤差的最終一致有界,另外,通過設(shè)計高增益觀測器,觀測系統(tǒng)狀態(tài),實現(xiàn)系統(tǒng)的輸出反饋控制。第四,將直接自適應(yīng)模糊控制的結(jié)果推廣到了多輸入多輸出非線性系統(tǒng)。最后,研究了自適應(yīng)模糊控制在導(dǎo)

8、彈自動駕駛儀設(shè)計中的應(yīng)用。以一類尾翼控制的導(dǎo)彈為例,針對導(dǎo)彈飛行動態(tài)中存在模型不確定性,外部噪聲干擾,以及系統(tǒng)未建模動態(tài)等特點,應(yīng)用自適應(yīng)模糊控制實現(xiàn)了導(dǎo)彈的自適應(yīng)穩(wěn)定控制。該方法對不同動態(tài)模型的導(dǎo)彈有一定的通用性。3.會議論文 顧海軍.張?zhí)炱?張惠艷 基于觀測器的不確定非線性系統(tǒng)自適應(yīng)模糊控制 2003研究一類狀態(tài)不可測非線性不確定系統(tǒng)的自適應(yīng)控制問題.利用模糊邏輯系統(tǒng)的通用逼近能力構(gòu)造魯棒自適應(yīng)觀測器,基于該觀測器并結(jié)合Backstepping方法設(shè)計自適應(yīng)模糊控制器.通過理論分析證明了閉環(huán)控制系統(tǒng)是最終一致有界的.仿真結(jié)果進(jìn)一步表明了該方法的有效性.4.學(xué)位論文 毛玉青 基于觀測器的自適

9、應(yīng)模糊控制研究 2007近年來,作為智能控制研究領(lǐng)域的一個重要分支,非線性系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)控制引起了越來越多學(xué)者的重視。本文就此領(lǐng)域的相關(guān)問題展開系列研究,主要研究了不確定非線性系統(tǒng)的控制器與觀測器設(shè)計問題。以李亞普諾夫(Lyapunov)穩(wěn)定、輸入到狀態(tài)穩(wěn)定(ISS)、小增益定理、自適應(yīng)控制、模糊逼近等理論為基礎(chǔ)對閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計與分析。主要工作如下:首先,對一類不確定非線性系統(tǒng),利用H控制技術(shù)和T-S模糊系統(tǒng),在狀態(tài)不完全可測的情況下,提出了一種基于觀測器的直接自適應(yīng)模糊控制方法。通過引入最優(yōu)逼近誤差補償項,取消了最優(yōu)逼近誤差平方可積的假設(shè)條件?;贚yapunov穩(wěn)定理論,證明了閉環(huán)

10、自適應(yīng)模糊系統(tǒng)半全局一致終結(jié)有界,且跟蹤誤差漸近收斂到零。其次,對一類狀態(tài)不完全可測的非仿射不確定非線性系統(tǒng),利用泰勒展開方法和隱函數(shù)定理把系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為增益函數(shù)未知的不確定非線性系統(tǒng),結(jié)合H控制技術(shù)和I型模糊系統(tǒng),提出一種基于觀測器的直接自適應(yīng)模糊控制方法。該方法不僅取消了最優(yōu)逼近誤差平方可積的假設(shè)條件,而且獲得了良好的跟蹤性能?;贚yapunov穩(wěn)定理論,證明了閉環(huán)自適應(yīng)模糊系統(tǒng)半全局一致終結(jié)有界,且跟蹤誤差漸近收斂到零。再次,對一類未知常數(shù)增益的不確定非線性系統(tǒng),將輸入到狀態(tài)穩(wěn)定理論(ISS)、小增益定理相結(jié)合,在狀態(tài)不完全可測的情況下,提出一種基于Luenberger觀測器的自適應(yīng)模糊控

11、制的新方法。理論分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)半全局一致終結(jié)有界,只有兩個參數(shù)需要在線調(diào)節(jié),同時避免了在一些自適應(yīng)控制中由于采用線性反饋技術(shù)而可能引起的控制器的奇異問題。最后,對一類狀態(tài)不完全可測且增益函數(shù)未知的不確定非線性系統(tǒng),利用輸入到狀態(tài)穩(wěn)定理論(ISS)、小增益定理,提出了一種基于高增益觀測器的自適應(yīng)模糊控制的新方法。該方法取消了基于普通觀測器設(shè)計控制器時要求待觀測量和觀測量有界的假設(shè)條件。理論分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)半全局一致終結(jié)有界,調(diào)節(jié)參數(shù)始終只有兩個。通過本文的研究,較好地解決了一些不確定非線性系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)控制問題。仿真結(jié)果表明所提控制方案的有效性。5.期刊論文 張敏.Zhang Min 基

12、于觀測器的一類非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊控制 -中國水運(學(xué)術(shù)版)2007,7(7)針對一類單輸入單輸出非線性不確定系統(tǒng),在系統(tǒng)不完全直接可測的情況下,基于李亞普諾夫理論設(shè)計方法,通過采用自適應(yīng)模糊邏輯系統(tǒng)逼近被控對象的未知非線性和引進(jìn)一種誤差觀測器,設(shè)計了一種基于觀測器的魯棒自適應(yīng)模糊控制.該方法考慮了函數(shù)逼近誤差和系統(tǒng)外擾的存在,給出了這個界的自適應(yīng)估計項,最后證明了所設(shè)計的控制器穩(wěn)定收斂.6.學(xué)位論文 唐毅謙 基于自適應(yīng)模糊控制的非線性系統(tǒng)研究 2006自適應(yīng)模糊控制是具有學(xué)習(xí)算法的模糊邏輯系統(tǒng),而模糊邏輯系統(tǒng)是由一系列模糊“如果-則”規(guī)則組成的,學(xué)習(xí)算法則是依靠輸入-輸出調(diào)整模糊邏輯系統(tǒng)的

13、參數(shù)。由于其兼容了模糊控制理論與自適應(yīng)控制理論的優(yōu)點,因此,在非線性函數(shù)逼近、非線性系統(tǒng)建模與辨識、非線性系統(tǒng)控制和自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)等方面得到了廣泛的研究和應(yīng)用。其中,如何消除逼近誤差和外擾的影響,保證非線性模糊控制系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力是當(dāng)今控制領(lǐng)域的研究熱點之一。本論文在對國內(nèi)外大量文獻(xiàn)分析和總結(jié)的基礎(chǔ)上,主要對下面幾個問題進(jìn)行了研究:(1)針對一類單輸入單輸出非線性不確定系統(tǒng),在系統(tǒng)不完全直接可測的情況下,基于Lyapunov理論設(shè)計方法,通過采用自適應(yīng)模糊邏輯系統(tǒng)逼近被控對象的未知非線性和引進(jìn)一種誤差觀測器,設(shè)計了一種基于觀測器的魯棒自適應(yīng)模糊控制。該方法考慮了函數(shù)逼近誤差和系

14、統(tǒng)外擾的存在,并假設(shè)該逼近誤差和系統(tǒng)外擾有界但界未知的情況下,設(shè)計了一個魯棒自適應(yīng)控制器,并給出了這個界的自適應(yīng)估計項,最后證明了所設(shè)計的控制器能獲得較好的跟蹤性能。(2)針對一類不確定離散非線性系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析并提出了模糊魯棒控制器、觀測器的設(shè)計方法。這里不僅考慮了系統(tǒng)狀態(tài)不可測問題,而且考慮了模糊模型的不確定問題。首先,由T-S模型對不確定非線性離散系統(tǒng)建模,不確定的非線性模型描述不同狀態(tài)空間的局部動態(tài)區(qū)域。這些不確定的非線性模糊模型通過中心平均反模糊化、乘積推理、單點模糊化方法得到了全局模糊模型。模糊魯棒控制器和觀測器的設(shè)計是在并行分布補償?shù)幕A(chǔ)上實現(xiàn)的,針對每一個局部不確定非線性模

15、型設(shè)計一個模糊觀測器和模糊反饋控制器。最后的觀測器和控制器總體上是非線性的,是又一次單個非線性觀測器和控制器的模糊組合。同時,保證了系統(tǒng)魯棒穩(wěn)定性。(3)針對一類非線性不確定系統(tǒng),提出了一種自適應(yīng)模糊滑??刂破鞯脑O(shè)計方法。采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對非線性系統(tǒng)建模,利用改進(jìn)的BP算法對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隸屬函數(shù)中心、寬度和網(wǎng)絡(luò)權(quán)值進(jìn)行調(diào)節(jié),當(dāng)系統(tǒng)存在外部干擾并有界時,利用Lyapunov方法證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。仿真結(jié)果證明了模糊滑??刂破骶哂辛己玫目刂菩Ч?。(4)針對一類多輸入多輸出非線性不確定系統(tǒng),提出了一種基于觀測器的模糊自適應(yīng)輸出反饋控制方法。考慮函數(shù)逼近誤差和系統(tǒng)外擾有界但界未知的情況,利用“主導(dǎo)輸

16、入”的思想解決MIMO的耦合問題,基于Lyapunov函數(shù)方法,設(shè)計了一個魯棒自適應(yīng)控制器,在系統(tǒng)狀態(tài)不完全可測的情況下,在魯棒穩(wěn)定自適應(yīng)模糊控制設(shè)計基礎(chǔ)上,借助高增益觀測器估計系統(tǒng)的跟蹤誤差,得到系統(tǒng)狀態(tài)的估計值,進(jìn)而設(shè)計了一種輸出反饋控制器,給出了輸出反饋控制律以及參數(shù)的自適應(yīng)律,并證明了該輸出反饋控制器能獲得滿意的跟蹤性能7.期刊論文 毛玉青.張?zhí)炱?孫妍.MAO Yu-qing.ZHANG Tian-ping.SUN Yan 基于觀測器和小增益定理的自適應(yīng)模糊控制 -系統(tǒng)工程與電子技術(shù)2007,29(7)針對一類不確定非線性系統(tǒng),利用輸入到狀態(tài)實際穩(wěn)定理論(ISpS)、小增益定理,結(jié)合

17、T-S模糊邏輯系統(tǒng)在線逼近系統(tǒng)的未知函數(shù),在狀態(tài)向量不完全可測的情況下,提出一種基于觀測器的直接魯棒自適應(yīng)模糊控制的新方法.理論分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)半全局一致終結(jié)有界,只有兩個參數(shù)需要在線調(diào)節(jié),同時避免了在一些自適應(yīng)控制中由于采用線性反饋技術(shù)而可能引起的控制增益的奇異問題.仿真結(jié)果表明了該方法的有效性.8.期刊論文 毛玉青.張?zhí)炱?MAO Yu-qing.ZHANG Tian-ping 基于觀測器的直接自適應(yīng)模糊控制 -模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué)2007,21(3)針對一類不確定非線性系統(tǒng),利用H控制技術(shù)和T-S模糊系統(tǒng), 提出了一種基于觀測器的直接自適應(yīng)模糊控制方法.該方法不需要系統(tǒng)的狀態(tài)變量完全可測.通

18、過引入最優(yōu)逼近誤差補償項, 取消了最優(yōu)逼近誤差平方可積的假設(shè)條件.基于Lyapunov穩(wěn)定理論, 證明了閉環(huán)自適應(yīng)模糊系統(tǒng)是半全局一致終結(jié)有界的, 且跟蹤誤差漸近收斂到零.仿真結(jié)果表明所提設(shè)計方法的有效性.9.學(xué)位論文 李勇 基于觀測器的非線性系統(tǒng)魯棒自適應(yīng)模糊控制 2005實際中,被控對象的數(shù)學(xué)模型往往很難精確得到的。具有模糊IF-THEN規(guī)則集的模糊系統(tǒng)在給定的緊集內(nèi)能一致逼近任意非線性不確定連續(xù)函數(shù)到任意精度。因為不需要系統(tǒng)有精確的數(shù)學(xué)模型,因此,模糊控制成功應(yīng)用到許多實際問題上。另外,近年來自適應(yīng)模糊控制的研究得到迅速發(fā)展。然而,許多方案是在假設(shè)系統(tǒng)的狀態(tài)是可測的條件下進(jìn)行設(shè)計。但在實際中,系統(tǒng)狀態(tài)是很難測得的。該文針對一類不

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