离散takagisugeno模糊控制系统的稳定性研究

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1、大连理工大学博士学位论文摘要模糊控制理论作为控制领域热点研究问题之一，近年来得到了长足的发展．由于模糊控制技术具有不需要精确的数学模型可以有效的利用专家知识且具有鲁棒性强等特点，从而成功地应用于模式识别，信号处理，智能机器，决策分析，医疗，财经等等．在模糊控制技术之中，最常用的控制模型是r工址姆一Sugeno(T-S)模型．在该模型框架下，模糊系统的控制归结为常微分方程的稳定性问题．众所周知，系统的稳定性是人们首要考虑的问题，近年来人们利用各种方法不断的改进模糊系统的稳定性条件，取得了很多成果．在前人研究工作的基础上，本文通过设计新的Lyapunov函

2、数和控制律给出了更加宽松的稳定性条件，并将其应用于鲁棒E。o输出反馈控制问题，取得了良好的控制效果．首先，定义了隶属度函数相关的矩阵函数，并应用此函数设计Lyapunov函数，得到了新的稳定性条件，新条件在保持系统的稳定性方面和现有的结果等价，但因为含有较少的变量和线性矩阵不等式，在一定程度上减小了计算复杂度．最后以仿真例子验证了所提出方法的有效性．值得指出的是，为了获得保守J陛较小的条件，引进矩阵变量是一种非常重要和常用的方法．在研究离散模糊系统时，设计了新的Lyapunov函数，并对当前时刻和下一时刻的隶属度函数分别引进了矩阵变量，克服了以前文献只

3、针对当前时刻的隶属度函数引进矩阵变量的缺点，获得了保守性更小的稳定性条件．将设计新控制律的方法推广至连续模糊系统，通过讨论隶属度函数的组合给出了新的稳定性条件，并且讨论了现存一些条件之间的关系．仿真例子表明由该方法所获得的稳定性条件是有效的，且具有更小的保守性．虽然针对当前时刻和下一时刻的隶属度函数分别引进矩阵变量可以获得保守性较小的结果，但同时却增加了计算负担．为了在减小所得条件的保守性的同时能够一定程度的减小计算的复杂度，设计了另外一种方法一增加隶属度函数相关的矩阵函数的次数，随着次数的增加，线性矩阵不等式的个数也不断增加，但是每个不等式含有较少的

4、变量，容易执行，从而一定程度上减小了计算负担．应用这种方法来处理状态反馈^k控制问题，不仅能够使得系统在较大的参数范围内稳定，而且能够获得良好的抗干扰能力．仿真结果表明了这种方法的有效性．考虑到系统可能会出现内部不确定性，外部扰动和系统某个状态未知的情况，需要设计观测器．利用隶属度函数相关的矩阵函数设计了新的观测器和基于观测器的模糊日。控制律，来研究含有内部不确定性和外部扰动的离散非线性系统，得到了新的鲁棒风。稳定性条件．通过和现有结果的对比说明了本文所得到的稳定性条件具有较小的保守性．关键词：T-S模糊模型；矩阵变量；鲁棒稳定性；线性矩阵不等式(LM

5、I)；不确定性I大连理工大学博士学位论文ResearchontheStabilityfortheDiscrete—timeFuzzyControlSystemsBasedOiltheTakagi—SugenoModelAbstractAsanactiveresearchfield，thefuzzycontroltheorymakesarapidprogressrecently，whichplaysanimportantroleincontrolfields．FuzzyloDccontrolissuccessfullyappliedtomanycontr

6、olproblems，suchaspatternrecognition，signalprocessing，machineintelligence，decisionmaking，finance，medicine，andSOon，becausetheydonotneedaccuratemathematicalmodelsofthesystemandcancooperatewithhumanexperts’knowledge．TheT-Sfuzzymodelisveryimportantinthefuzzycontroltheory．Basedonthemo

7、del，thecontrolledsystemcanbesolved嬲differentialequation．Itiswellknownthatthestabilityanalysisisveryimportantinsystemcontrolandshouldbeconsideredfirstly．Duetotheimportance，ithasdrawnalargenumberofr鼹e盯chers’attentiontostudytheproblem．Basedonthepublishedresults．thisthesissivesmorer

8、elaxedstabilityconditionsbydevelopingnewLyapuno