基於模糊模型的非線性網路控制系統的分析與綜合

《基於模糊模型的非線性網路控制系統的分析與綜合》是依託哈爾濱理工大學，由黃玲擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於模糊模型的非線性網路控制系統的分析與綜合
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：黃玲
• 依託單位：哈爾濱理工大學

控制系統與網路通訊系統的集成使得對網路化控制系統的研究成為當前控制理論與工程中的一個熱點研究問題。另一方面，在網路化控制系統中，由於系統性能的要求越來越高，導致利用傳統的線性系統設計方法不能滿足系統設計要求。為此，本項目將針對非線性網路控制系統的特點提出系統分析與綜合的新思想和新方法，具體內容包括：利用非線性系統建模的有效工具T-S模糊模型，在考慮網路誘導因素時對非線性網路控制系統的建模展開研究；基於多隨機Lyapunov函式方法對非線性網路控制系統的穩定性分析展開研究；結合非線性預測控制方法，考慮模型中的不確定性，對非線性網路控制系統的魯棒控制器及最優控制系統設計問題展開研究，最後搭建實時的非線性網路控制系統平台對所提出的方法進行仿真驗證。該項目的相關研究成果將進一步豐富和完善網路控制系統的理論體系，形成具有創新性的科學研究方法，提高非線性網路控制系統在工程實踐中的套用能力。

項目針對網路控制系統的固有時延、丟包、數據量化以及系統的非線性對網路控制系統的建模展開研究，這是整個項目的基礎。針對建立的不同模型主要開展了以下4個方面的工作： 針對建模後的系統，採用不同的李雅譜諾夫函式、不同的不等式處理技術建立新的網路控制系統穩定性條件。採用標量函式法、增廣變數法、非等間隔時滯劃分提出新型Lyapunov-Krasovskii函式，藉助於模糊加權矩陣、逆凸方法、凸分析方法建立保守性更小的穩定性充分條件。 針對網路控制系統存在時滯降低系統性能的情況，提出了對系統時滯進行補償的預測控制方法。利用馬爾科夫鏈對網路誘導時滯進行建模，採用最大轉移機率法對時滯進行預測，採用遺傳算法對狀態反饋控制器進行尋優，通過時滯時間的隸屬度函式融合建立模糊預測控制器；對非線性網路控制系統，基於狀態反饋和輸出反饋，利用李雅普諾夫函式理論和矩陣變換技術建立起在輸入有界和閉環系統為正系統條件下的時滯補償控制器存在條件。 考慮網路控制系統存在外界擾動的情況，進行了系統的魯棒控制與濾波方法研究。對同時存在時滯與丟包的T-S模糊控制系統，在系統中存在混合時滯與多重噪聲時，將感測器到控制器的丟包與控制器到執行器的丟包分別表示成相互獨立且滿足伯努利分布的隨機變數，設計基於狀態觀測器的H_∞跟蹤控制器。針對非理想狀況下的網路系統，採用含交叉項和二次項公式與高次常函式乘積的新型Lyapunov-Krasovskii泛函，藉助時延系統理論，利用二次凸組合技巧，保證系統穩定的同時最佳化對擾動的抑制能力。 綜合考慮網路系統的通訊方式和控制方法，建立事件觸發網路控制系統的控制器設計方法。 該項目的研究成果進一步豐富和完善了網路控制系統的理論體系，提高了非線性網路控制系統的套用能力。