基于模糊模型的网络控制系统的H_∞滤波

【摘要】随着社会的发展和科技的进步，复杂非线性系统的建模、分析和设计问题很难通过传统控制理论得到解决。另一方面，计算机和传感器技术的飞速发展,也为我们实现各种复杂非线性控制算法奠定了硬件基础。因此，从20世纪80年代以来，复杂非线性系统的控制问题得到了国内外控制界的广泛关注，模糊控制技术就是在此背景下产生和发展起来的。模糊控制技术具有控制器设计简单、适用于许多非线性系统、采用人类自然语言的定性描述以及鲁棒性强等特点。本文选取T-S模糊系统做为研究对象，因为它能更好地将人的思维过程、经验、判断应用于复杂系统的控制中。另外，对于网络通道带宽有限且不可避免存在数据丢包的情况，引入对数量化器，并分别用满足Bernoulli二项分布的随机变量和Markov跳变模型来描述数据丢包，建立起整个网络控制系统的模型。本文的主要工作如下：（1）针对基于T-S模糊模型的不确定离散网络控制系统的H∞滤波问题，设计了H∞滤波器，从而使得整个控制系统是渐近均方稳定且满足给定H∞性能指标的。最后用一个例子给出了控制器系数的求解以及相关参数对H∞性能的影响，从而很好的验证了本方法的有效性。（2）针对T-S模糊时滞系统，引入了对数量化器，用Bernoulli模型来描述无线通信信道中数据丢包现象，并设计了全阶滤波器来降低网络数据包丢失和量化的误差对系统造成的不良影响，同时使得整个模糊滤波误差系统满足稳定性以及H∞性能，并通过LMI工具箱求得滤波器参数。最后通过一个数值例子和仿真波形来说明该方法的有效性和可靠性。（3）考虑了基于量化的模糊时滞系统的H∞滤波问题，用Markov跳变模型来描述无线通信信道中数据丢包现象。本章目的是为了设计一个非线性的H∞滤波器，且滤波误差系统是随机稳定并且符合H∞性能要求的。利用Lyapunov稳定性理论，得到了一个新的依赖于时滞的稳定性条件。然后通过线性矩阵不等式，求解出滤波器的参数。最后，运用数值仿真来验证该方法的有效性。
【作者】吴海艺；
【导师】鲁仁全；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】模糊网络控制系统；H∞滤波；H∞控制；数据丢包；对数量化器；线性矩阵不等式(LMI)；

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