九乡新闻网菊儿胡同7号:复杂系统的模糊变结构控制及其应用
来源：百度文库 编辑：九乡新闻网 时间：2024/04/27 17:12:39
内容简介 本书从基本原理与方法、多种控制算法、实际应用等多方面阐述了近年来复杂系统模糊变结构控制方面的研究成果。内容包括：不确定离散系统的滑模控制；状态不完全可测时滞系统的研究；非线性离散系统的模糊鲁棒镇定；时滞不确定离散系统的鲁棒镇定；不确定系统的模糊滑模控制；不确定时滞系统的模糊滑模控制；基于分区切换方法设计倒立摆系统的控制器；基于变结构控制的时滞复杂动态网络的鲁棒自适应同步。本书是国内模糊变结构控制领域方面的专著，取材新颖、广泛，结合实际，反映了这一领域近年来所取得的进展。
本书适宜信息、自动化及计算机应用等专业科技人员阅读，也可供高等院校相应专业的师生参考。
前 言
自动控制自产生之日起就一直十分活跃，发展迅速，对工农业生产、国防建设、社会进步等起了很大的推动作用。但是，随着生产力的发展和科学技术的进步，当前所面临的系统都是复杂系统。而复杂系统具有大量不确定因素，如多变量、多约束、多耦合、多扰动、大时滞和非线性等特点，所以难以建立精确数学模型，控制算法计算量大。因此采用鲁棒控制理论和模糊控制方法相结合来解决此问题，既符合这类系统的特点，又充分发挥多学科交叉的优势，也是当今信息处理和控制理论相互交叉、相互渗透、相互促进的发展趋势。
自从Zadeh建立模糊集理论以来，随着理论和应用研究的深入，模糊集理论得到了长足发展，这主要归功于模糊理论对非线性系统具有极强的建模能力和良好的鲁帮性，即模糊系统的智能特性。模糊逻辑控制器特别适合于描述那些具有不确定性系统的控制问题。从1974年的Mamdani模糊温度控制器到1982年水泥窑问世，实践充分表明了模糊控制具有极大的生命力。但是，尽管模糊控制理论的发展已有三十多年， 也有不少成功的应用，但其仍处于发展阶段，一方面是模糊控制器的设计和分析一直都没有系统和定型的方法可以遵循，另一方面是它与相关学科的结合运用还很不完善。
由于复杂系统中存在的大量不确定性以及状态和扰动的不完全性，使得实行过程的鲁棒控制十分必要。而变结构控制理论作为一种控制系统的综合方法,无论是对于线性系统还是对于非线性系统均有普遍的适用性,它具有对所控对象模型精度要求较低、进入滑动模态后对系统参数摄动及外界干扰有较强鲁棒性以及控制计算量小、实时性强和快速响应等优点。常规的VSC控制器往往会出现抖振问题。抖振的存在对于系统是有害的,它将使系统最终出现稳态误差,增加系统能量消耗,还可能激发系统未建模部分的强烈振动,不能满足工程要求,这成为影响它应用的主要问题。因此,近期学术界对VSC理论的研究已经转移到如何削弱并防止抖振发生的研究上来。
因此，把滑模控制与模糊控制结合起来，利用滑模控制的快速性和鲁棒性与模糊控制的柔化和智能作用优势互补，来改善系统的动态品质，是本书研究的方向。本书的主要工作概括如下：研究了离散系统的全程滑模控制问题和不确定离散系统的滑模控制律的改进问题；考虑了一类不确定时滞系统的鲁棒观测器设计和镇定问题；针对包含参数不确定项的非线性离散系统，研究了基于T-S模型的模糊鲁棒镇定控制问题；尝试将模糊控制与滑模控制理论相结合，设计具有全局稳定性的模糊控制器。并将变结构控制的研究应用到倒立摆系统的稳定性和复杂网络的同步研究中，取得了理想控制效果。最后对全书作出总结，并提出了下一步研究的方向。
在本书的写作过程中，上海电力学院副校长、同济大学博士生导师张浩教授提出了许多宝贵意见，并写了序，特此表示衷心的感谢；东北大学博士生导师井元伟教授和河南师范大学李文林教授给予了有益的指导并提出了宝贵的意见，表示衷心的感谢；对课题组成员所进行的有益讨论表示感谢；并对作者所在单位上海电力学院给予的大力支持表示感谢。作者的研究工作先后得到了国家自然科学基金资助项目、上海市教育委员会科研创新项目和上海市教委科研基金项目的资助，特此表示感谢。
本书是作者最近几年的研究工作的结晶，希望本书的出版能为推动模糊变结构控制在我国的研究和应用起到一定的促进作用。
由于作者水平有限，书中纰漏和错误在所难免，恳请广大读者批评指正。
目 录
第一章 绪 言
1.1 变结构控制的研究背景和发展概况
1.2 变结构控制的数学基础及设计步骤
1.3 模糊控制的研究背景和发展概况
1.4 模糊控制的数学基础
1.5 本书的主要工作
第二章 不确定离散系统的滑模控制
2.1 引言
2.2 不确定离散系统的全程滑模控制
2.3 不确定离散系统的滑模控制律的改进
2.4 基于幂次趋近律的离散时间系统的变结构控制
2.5 结论
第三章 状态不完全可测时滞系统的研究
3.1 引言
3.2 受扰时滞系统滑模观测器设计
3.3 状态不完全可测时滞系统的镇定问题
3.4 结论
第四章 非线性离散系统的模糊鲁棒镇定
4.1 引言
4.2 问题描述
4.3 模糊状态反馈控制律的设计
4.4 仿真算例
4.5 结论
第五章 时滞不确定离散系统的鲁棒镇定
5.1 引言
5.2 离散时滞系统的变结构控制
5.3 非匹配的不确定时滞离散系统的滑模控制
5.4 时滞不确定离散系统的模糊控制
5.5 结论
第六章 不确定系统的模糊滑模控制
6.1 引言
6.2 不确定连续系统基于动态补偿的模糊滑模控制
6.3 利用模糊滑模控制的非线性不确定系统模型到达控制
6.4 不确定离散系统的模糊滑模控制
6.5 结论
第七章 不确定时滞系统的模糊滑模控制
7.1 引言
7.2 不确定时滞系统的模糊滑模控制
7.3 不确定T-S模糊时滞系统新的滑模控制方法
7.4 结论
第八章 基于分区切换方法设计倒立摆系统的控制器
8.1 引言
8.2 模型的建立
8.3 控制器设计
8.4 仿真试验结果
8.5 结论
第九章 基于变结构控制的复杂网络的鲁棒自适应同步
9.1 引言
9.2 网络系统描述
9.3 设计切换面
9.4 设计具有已知界非线性项的时滞复杂网络的同步条件
9.5 设计具有不确定界非线性项的时滞复杂网络的同步条件
9.6 仿真算例
9.7 结论
第十章 结束语
本书适宜信息、自动化及计算机应用等专业科技人员阅读，也可供高等院校相应专业的师生参考。
前 言
自动控制自产生之日起就一直十分活跃，发展迅速，对工农业生产、国防建设、社会进步等起了很大的推动作用。但是，随着生产力的发展和科学技术的进步，当前所面临的系统都是复杂系统。而复杂系统具有大量不确定因素，如多变量、多约束、多耦合、多扰动、大时滞和非线性等特点，所以难以建立精确数学模型，控制算法计算量大。因此采用鲁棒控制理论和模糊控制方法相结合来解决此问题，既符合这类系统的特点，又充分发挥多学科交叉的优势，也是当今信息处理和控制理论相互交叉、相互渗透、相互促进的发展趋势。
自从Zadeh建立模糊集理论以来，随着理论和应用研究的深入，模糊集理论得到了长足发展，这主要归功于模糊理论对非线性系统具有极强的建模能力和良好的鲁帮性，即模糊系统的智能特性。模糊逻辑控制器特别适合于描述那些具有不确定性系统的控制问题。从1974年的Mamdani模糊温度控制器到1982年水泥窑问世，实践充分表明了模糊控制具有极大的生命力。但是，尽管模糊控制理论的发展已有三十多年， 也有不少成功的应用，但其仍处于发展阶段，一方面是模糊控制器的设计和分析一直都没有系统和定型的方法可以遵循，另一方面是它与相关学科的结合运用还很不完善。
由于复杂系统中存在的大量不确定性以及状态和扰动的不完全性，使得实行过程的鲁棒控制十分必要。而变结构控制理论作为一种控制系统的综合方法,无论是对于线性系统还是对于非线性系统均有普遍的适用性,它具有对所控对象模型精度要求较低、进入滑动模态后对系统参数摄动及外界干扰有较强鲁棒性以及控制计算量小、实时性强和快速响应等优点。常规的VSC控制器往往会出现抖振问题。抖振的存在对于系统是有害的,它将使系统最终出现稳态误差,增加系统能量消耗,还可能激发系统未建模部分的强烈振动,不能满足工程要求,这成为影响它应用的主要问题。因此,近期学术界对VSC理论的研究已经转移到如何削弱并防止抖振发生的研究上来。
因此，把滑模控制与模糊控制结合起来，利用滑模控制的快速性和鲁棒性与模糊控制的柔化和智能作用优势互补，来改善系统的动态品质，是本书研究的方向。本书的主要工作概括如下：研究了离散系统的全程滑模控制问题和不确定离散系统的滑模控制律的改进问题；考虑了一类不确定时滞系统的鲁棒观测器设计和镇定问题；针对包含参数不确定项的非线性离散系统，研究了基于T-S模型的模糊鲁棒镇定控制问题；尝试将模糊控制与滑模控制理论相结合，设计具有全局稳定性的模糊控制器。并将变结构控制的研究应用到倒立摆系统的稳定性和复杂网络的同步研究中，取得了理想控制效果。最后对全书作出总结，并提出了下一步研究的方向。
在本书的写作过程中，上海电力学院副校长、同济大学博士生导师张浩教授提出了许多宝贵意见，并写了序，特此表示衷心的感谢；东北大学博士生导师井元伟教授和河南师范大学李文林教授给予了有益的指导并提出了宝贵的意见，表示衷心的感谢；对课题组成员所进行的有益讨论表示感谢；并对作者所在单位上海电力学院给予的大力支持表示感谢。作者的研究工作先后得到了国家自然科学基金资助项目、上海市教育委员会科研创新项目和上海市教委科研基金项目的资助，特此表示感谢。
本书是作者最近几年的研究工作的结晶，希望本书的出版能为推动模糊变结构控制在我国的研究和应用起到一定的促进作用。
由于作者水平有限，书中纰漏和错误在所难免，恳请广大读者批评指正。
目 录 第一章 绪 言
1.1 变结构控制的研究背景和发展概况
1.2 变结构控制的数学基础及设计步骤
1.3 模糊控制的研究背景和发展概况
1.4 模糊控制的数学基础
1.5 本书的主要工作
第二章 不确定离散系统的滑模控制
2.1 引言
2.2 不确定离散系统的全程滑模控制
2.3 不确定离散系统的滑模控制律的改进
2.4 基于幂次趋近律的离散时间系统的变结构控制
2.5 结论
第三章 状态不完全可测时滞系统的研究
3.1 引言
3.2 受扰时滞系统滑模观测器设计
3.3 状态不完全可测时滞系统的镇定问题
3.4 结论
第四章 非线性离散系统的模糊鲁棒镇定
4.1 引言
4.2 问题描述
4.3 模糊状态反馈控制律的设计
4.4 仿真算例
4.5 结论
第五章 时滞不确定离散系统的鲁棒镇定
5.1 引言
5.2 离散时滞系统的变结构控制
5.3 非匹配的不确定时滞离散系统的滑模控制
5.4 时滞不确定离散系统的模糊控制
5.5 结论
第六章 不确定系统的模糊滑模控制
6.1 引言
6.2 不确定连续系统基于动态补偿的模糊滑模控制
6.3 利用模糊滑模控制的非线性不确定系统模型到达控制
6.4 不确定离散系统的模糊滑模控制
6.5 结论
第七章 不确定时滞系统的模糊滑模控制
7.1 引言
7.2 不确定时滞系统的模糊滑模控制
7.3 不确定T-S模糊时滞系统新的滑模控制方法
7.4 结论
第八章 基于分区切换方法设计倒立摆系统的控制器
8.1 引言
8.2 模型的建立
8.3 控制器设计
8.4 仿真试验结果
8.5 结论
第九章 基于变结构控制的复杂网络的鲁棒自适应同步
9.1 引言
9.2 网络系统描述
9.3 设计切换面
9.4 设计具有已知界非线性项的时滞复杂网络的同步条件
9.5 设计具有不确定界非线性项的时滞复杂网络的同步条件
9.6 仿真算例
9.7 结论
第十章 结束语
复杂系统的模糊变结构控制及其应用
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照片模糊变清
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