T-S模糊广义时滞系统的滑模观测器设计

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在实际中,大多数控制系统都是非线性系统,利用T-S模糊的方法可以将非线性系统用多个局部线性系统来模糊逼近,因此T-S模糊模型成为了研究非线性系统的有效工具。广义模糊模型能更加清晰的表达出系统的实时参数扰动,同时不少实际系统如受限机器人、核反应堆、非因果系统等只能用广义系统描述而不能用正常系统描述。因此,T-S模糊广义系统模型可以描述一类更广泛的系统。此外,滑模观测器和滑模控制策略相似,具有对匹配不确定或者非线性有完全鲁棒性、快速响应、物理实现简单等优点。因此,对T-S模糊广义系统和滑模观测器的深入研究具有重大的理论意义及应用前景。近年来,虽然有很多学者在研究T-S模糊广义系统和滑模观测器,但是对于T-S模糊广义系统滑模观测器设计的研究结果还是很少。因此,本文拟对一类具有时变时滞的T-S模糊广义系统设计鲁棒H∞滑模观测器和鲁棒自适应滑模观测器。主要的研究工作如下:1.针对一类具有时变时滞的T-S模糊广义系统,提出了一种鲁棒H∞滑模观测器的设计方法。众所周知,滑模控制策略对控制系统的匹配不确定或者非线性具有完全鲁棒性,也就是说滑模观测器也有这样的特性。因此,滑模观测器对于实际应用而言具有重要意义。在本文中,我们首先是对所要研究的控制系统进行描述并设计滑模观测器。然后我们对误差系统设计积分型切换面函数,提出了一个时滞相关的充分条件使得滑动模态是容许的并且具有H∞性能。其次是设计滑模控制器,在这一部分中我们利用广义系统的第一种受限等价变换中的快子系统能观这一条件,将误差e(t)替换为输出误差ey(t)=Ce(t),使得状态反馈滑模控制律成为可能并且保证了可达性。最后,讨论了仿真实例来说明我们提出的方法的有效性。2.针对一类具有时变时滞的T-S模糊广义系统,提出了一种鲁棒自适应滑模观测器的设计方法。首先,对所要研究的控制系统进行描述并设计滑模观测器。然后,我们将LiCe(t)考虑进滑模面函数的设计中,为误差系统设计了一种积分型滑模面函数。其次是设计适合的Lyapunov-Krasovskii泛函,提出了一些时滞相关的充分条件使得滑动模态是容许的并且具有H∞性能。此外,在本文中我们设计了自适应滑模控制器,在这一部分我们不需要使用广义系统的快速子系统能观这一条件,而是利用一个构造的矩阵使得可达性条件被满足并且降低了对广义系统的导数项矩阵和输出矩阵的要求。最后,用仿真实例来说明了我们提出的方法的有效性。3.针对所设计的鲁棒自适应滑模观测器,提出了基于自适应滑模观测器的滑模控制器设计方法,实现了对原始系统的状态反馈控制,并且用仿真实例说明了我们提出的方法的有效性。
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