非线性不确定时滞系统的模糊滑模变结构控制

论文摘要

20世纪50年代,前苏联学者Emelyanov首次提出滑模变结构的概念,然后Utkin和Itkis等人进一步发展了滑模变结构控制理论。70年代,众多学者从不同的理论角度对滑模变结构控制进行了深人研究,使滑模变结构控制理论逐渐发展成为一个独立的研究分支。近年来,随着鲁棒控制、自适应控制和模糊控制等理论研究领域的不断发展,结合这些控制策略的滑模变结构控制理论也引起了各国专家和学者很大的兴趣。尤其是模糊滑模变结构控制理论,已经成为目前各国专家和学者的研究热点。根据滑模变结构理论发展的研究现状以及实际应用对滑模变结构控制理论研究所提出的新要求,本文首先针对滑模变结构控制中面临的一些问题,进行了深入的研究,并通过对倒立摆系统的自摆起控制仿真,给出了相应的研究结果。仿真结果表明了滑模变结构控制的良好控制效果。其次,不确定系统的控制是目前控制理论研究的一个重要问题。目前针对不确定系统主要有鲁棒控制、自适应控制、滑模变结构控制与智能控制等方法。由于滑模控制系统的滑动模态对满足匹配条件的参数变化与外部扰动具有完全鲁棒性,因而受到了广泛重视。本文基于模糊滑模变结构控制理论,深入研究了一类非线性不确定时滞系统的模糊滑模变结构控制问题。该类系统是同时存在状态不确定性、控制不确定性和外部扰动的非线性时滞系统。首先利用T-S模糊模型对系统进行逼近,将非线性系统模糊化为局部线性系统,然后采用Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式技术设计出使模糊系统全局稳定的滑模控制律,而且滑模控制律和滑模面的设计可以利用线性矩阵不等式的解得到。最后通过仿真例子表明了算法的有效性。最后,对全文进行了总结,并指出了下一步需要进行的工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 模糊系统与模糊控制基本理论
• 1.2.1 什么是模糊系统
• 1.2.2 模糊规则库与模糊推理机
• 1.2.3 模糊器与解模糊器
• 1.3 滑模变结构控制理论概述
• 1.4 本文的内容结构及安排
• 第二章 滑模变结构控制
• 2.1 滑模控制的基本思想
• 2.2 滑模系统的设计
• 2.3 滑模控制系统的“不变性”
• 2.4 滑模控制系统的“抖振”
• 2.5 不确定系统滑模控制理论的研究进展
• 2.5.1 不确定线性系统的滑模控制
• 2.5.2 不确定时滞系统的滑模控制
• 2.5.3 不确定非线性系统的滑模控制
• 2.5.4 不确定滑模控制系统的应用
• 第三章 倒立摆系统的分段变结构自举控制
• 3.1 引言
• 3.2 倒立摆的非线性建模及问题描述
• 3.3 控制方案设计
• 3.3.1 基于继电控制的摆起控制
• 3.3.2 基于滑模变结构的稳定控制设计
• 3.3.3 由摆起控制到稳定控制的切换
• 3.4 仿真结果
• 3.5 结论
• 第四章 非线性不确定时滞系统的模糊滑模控制
• 4.1 引言
• 4.2 问题描述
• 4.3 控制律的设计
• 4.3.1 两个引理
• 4.3.2 系统的模糊滑模变结构控制
• 4.3.3 系统渐进稳定的充分条件
• 4.3.4 滑模面的可达性
• 4.4 仿真举例
• 4.5 结论
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士期间发表的主要论文