基於T-S模糊模型的非線性大系統的魯棒濾波

《基於T-S模糊模型的非線性大系統的魯棒濾波》是依託電子科技大學,由張洪斌擔任醒目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於T-S模糊模型的非線性大系統的魯棒濾波
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張洪斌

項目摘要

針對子系統具有強非線性、子系統間具有複雜耦合和外界干擾的非線性大系統，在前期工作模糊大系統的穩定性分析與H∞控制的研究基礎上，藉助於T-S模糊模型，建立非線性大系統對應的T-S模糊大系統濾波模型，採用分散濾波及並行分配補償(PDC)策略，構建各個子系統的模糊濾波器，在提取各個模糊子系統隸屬函式信息的基礎上，將向量Lyapunov函式與分段二次Lyapunov函式的分析方法相結合，基於模糊控制理論與魯棒H∞濾波理論，研究非線性大系統的分散式魯棒H∞濾波，使得設計中所引入的保守性小H∞性能好且濾波器結構簡單且易於工程實現，在解決傳統非線性濾波設計中所面臨的強非線性問題的同時，亦同時解決大系統的高維數問題。本項目的研究對如過程工業、大型電力系統、航空航天系統等現實世界中廣泛存在的複雜非線性大系統實施簡便而有效的魯棒濾波提供重要的理論基礎和工程指導。

結題摘要

本項目針對子系統具有強非線性、子系統間具有複雜耦合和外界干擾的非線性大系統，在前期工作模糊大系統的穩定性分析與H∞控制的研究基礎上，藉助於T-S 模糊模型，建立非線性大系統對應的T-S模糊大系統濾波模型，採用分散濾波及並行分配補償(PDC)策略，構建各個子系統的模糊濾波器，在提取各個模糊子系統隸屬函式信息的基礎上，將向量Lyapunov 函式與分段二次Lyapunov 函式的分析方法相結合，基於模糊控制理論與魯棒H∞濾波理論，研究非線性大系統的分散式魯棒H∞濾波，使 得設計中所引入的保守性小H∞性能好且濾波器結構簡單且易於工程實現，在解決傳統非線性濾波設計中所面臨的強非線性問題的同時，亦同時解決大系統的高維數問題。 經過三年的研究，我們在建立複雜非線性大系統合理的T-S模糊模型的基礎之上，對本項目計畫開展的濾波問題展開了細緻的研究。較好的完成了本項目擬開展的研究內容：（1）在充分考慮複雜大系統的非線性、子系統間的耦合關係的基礎之上，利用T-S 模糊系統對非線性系統的普適逼近能力，針對濾波問題，分別建立起連續和離散兩類T-S 非線性大系統的模糊濾波模型。（2）基於所建立的非線性大系統的T-S 模糊濾波模型，根據大系統的結構特徵，採用分散式的構架，採用並行補償的策略，基於模糊控制理論與魯棒H∞濾波理，將向量Lyapunov 函式與分段二次Lyapunov 函式的分析方法相結合，提出了濾波誤差系統的穩定性和H∞性能指標的分析算法。該 算法保守性小，且易於求解。並進一步提出一種基於LMI(線性矩陣不等式)的H∞濾波器設計算法，達到濾波器性能有保障、結構簡單易於實現的目的。（3）研究了子系統內部變數傳輸含時延、子系統間耦合含時延、模糊系統含不確定參數（建模的不精確等因素導致）的情形以及它們之間的混合情形，基於（2）的研究結果，實現了更貼近實際複雜非線性大系統的H∞濾波。