《智能控制课件优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能控制课件优秀PPT.ppt（39页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、自适应模糊限制自适应模糊限制IIII主讲人：杜贞斌1讲授提纲 自适应模糊逻辑系统限制举例自适应模糊逻辑系统限制举例自自适应模糊逻辑系统适应模糊逻辑系统2 3.1 自适应模糊逻辑系统 模糊逻辑系统的结构3.2 自适应模糊限制简介 自适应模糊限制发展概况 三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统3三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统3.1 自适应模糊逻辑系统 自适应模糊逻辑系统具有一样靠近的特性，可充当万能靠近器，能够在随意精度上靠近一个定义在致密集上的非线性函数，通过一系列模糊规则对非线性系统建模。本章构建了自适应模糊逻辑系统来靠近非线性函数；设计了自适应时延模糊逻辑系统来靠近时延向量函数和
2、时延矩阵函数。给出了模糊逻辑系统的结构，证明白误差靠近的形式，从而为非线性限制供应了一个有力的自适应限制工具。4三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统w自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统w 构建自适应模糊逻辑系统用来靠构建自适应模糊逻辑系统用来靠近近m维的向量函数维的向量函数 和和m阶的方矩阵阶的方矩阵函数函数 ，表示为模糊基函数矩阵与权，表示为模糊基函数矩阵与权值的乘积，形式如式值的乘积，形式如式(3.2.1)所示：所示：，w(3.2.1)w其中权值其中权值 ,中心中心 ,幅度幅度 为可调参数，为可调参数，模糊基模糊基w函数矩阵函数矩阵 w 为模糊基函数矩阵的重量，为模糊基函数矩阵的重量
3、，w ，w ，向量函数或矩阵函数中的，向量函数或矩阵函数中的每一每一5三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统 重量为 定理3.1 定义参数误差 ,则自适应模糊逻辑系统对向量函数 和矩阵函数 的靠近误差有如下形式 6三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统 其中 ,为模糊基函数矩阵关于 中心的偏导数,为模糊基函数矩阵关于幅度 的偏导数,分别表示偏导数,和 是残差项。定理3.1表明白自适应模糊逻辑系统能够靠近向量函数和矩阵函数，并分别给出了对向量函数和矩阵函数的误差靠近形式。是状态不行量测时的误差靠近形式。在定理3.1中的自适应模糊逻辑系统有相应的结构，论文已经给出。7三、自适应模糊逻辑系统自适
4、应模糊逻辑系统 类似于定理2.1得到定理2.2，给出了状态可量测时的误差靠近形式。定理3.2 定义参数误差 ,则自适应模糊逻辑系统对向量函数 和矩阵函数 的靠近误差有如下形式 8三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统w自适应时延模糊逻辑系统自适应时延模糊逻辑系统w 假如函数存在时延，可构建自适应假如函数存在时延，可构建自适应时延模逻辑时延模逻辑w系统用来靠近系统用来靠近m维的时延向量函数维的时延向量函数w和和m阶的时延方矩阵函数阶的时延方矩阵函数 ，表示，表示w为模糊基函数矩阵与权值的乘积，形为模糊基函数矩阵与权值的乘积，形式如式式如式w(3.3.1)所示：所示：，w(3.3.1)w其中权值
5、其中权值 ,中心中心 ,幅度幅度 为可调参数，为可调参数，模糊基模糊基w函数矩阵函数矩阵 w 为模糊基函数矩阵的重量，为模糊基函数矩阵的重量，w ，9三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统 ,向量函数或矩阵函数中的 重量为 定理3.3 定义参数误差 ,则时延模糊逻辑系统对向量函数 和矩阵函数 的靠近误差有如下形式 10三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统 定理3.3给出了状态可量测时的误差靠近形式。类似于定理3.3,得到定理3.4，给出了状态不行量测时的误差靠近形式。定理3.4 定义参数误差 ,时延模糊逻辑系统对向量函数 和矩 阵函数 的靠近误差有如下形式 11三、自适应模糊逻辑系统自适
6、应模糊逻辑系统3.2 自适应模糊限制简介 3.2.1 自适应模糊限制 自适应模糊逻辑系统由Mamdani提出。已成功应用到非线性限制中。Wang首次提出了干脆和间接自适应模糊限制方案来限制非线性系统80。自适应模糊跟踪限制问题备受学者的关注，探讨了siso,mimo,observer,high gain observer等等问题。12三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统 自适应模糊逻辑系统是指具有学习算法的模糊逻辑系统，由听从模糊逻辑规则的一系列“if-then”规则构造，学习算法则依靠数据信息来对模糊逻辑系统的参数进行调整。自适应模糊逻辑系统被认为是通过学习能自动产生其规则的模糊逻辑系统
7、，综合利用数据和语言两类信息。其模糊规则的前件和后件都是模糊的，是具有模糊产生器和模糊消退器的模糊逻辑系统。自适应模糊逻辑系统具有一样靠近特性，可充当万能靠近器，能够在随意精度上靠近一个定义在致密集上的非线性函数，通过一系列模糊规则对非线性系统建模。自适应模糊限制器是在自适应模糊逻辑系统的基础上构建的，因此自适应模糊逻辑系统的提出为自适应模糊限制奠定了基础。13三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统 Chen将模糊自适应限制和限制相结合,提出了SISO非线性系统的跟踪限制措施81。Tong针对系统状态不行量测的情形，给出了基于观测器的SISO非线性系统的跟踪限制方案82。文83-84设计了高
8、增益观测器来观测非线性系统，给出了间接和干脆自适应模糊跟踪限制方案。文85-86探讨了MIMO非线性系统的跟踪限制问题，分别探讨了系统状态可量测和状态不行量测的情形。文87提出了自适应模糊逻辑系统的PID参数调整规律，设计了模糊限制器来限制非线性系统。文88综合了微分几何反馈线性化理论和自适应模糊限制，给出了非线性最小相位系统的跟踪限制方案。文89在自适应模糊限制中引入模糊辨识，提出了改进的限制方法。14三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统 Chang的限制方法有机结合了跟踪限制理论、变结构限制和模糊限制9091。Yang应用小增益方法，设计了自适应模糊限制器并成功应用到轮船系统92。文9
9、3-95的自适应限制方法给出了一种新的跟踪误差度量尺度。文96的限制方案考虑了系统的参数不确定性和边界不确定性。文97将自适应模糊限制应用到了混沌系统。文98-100构建了模糊神经系统，探讨了基于模糊神经系统的自适应跟踪限制问题。文101提出了变结构自适应模糊限制方法，借助于线性矩阵不等式技术解决了一类非线性时延系统的稳定性问题。自适应模糊跟踪限制问题备受学者的关注102-106。15三、自适应模糊逻辑系统自适应模糊逻辑系统 3.3.2 自适应模糊限制的不足 自适应模糊限制无论在理论方面还是好用方面都有着很好的价值。从理论上讲，任何有效的工程方法应当能利用各种可能的信息；自适应模糊限制无需建模
10、，不须要受控系统的数学模型；自适应模糊限制是一种非线性限制，可完成任何非线性限制任务。从好用方面讲，便利易懂；执行简便；开发成本低廉。但是，怎样选取有效的模糊逻辑系统和如何选取规则数等问题还没有统一的方法。16讲授提纲 自适应模糊逻辑系统限制举例自适应模糊逻辑系统限制举例自自适应模糊逻辑系统适应模糊逻辑系统17 接受的技术：有机综合了模糊自适应限制和H限制。文中构建了自适应模糊逻辑系统用来靠近未知函数。由跟踪误差给出模糊逻辑系统的参数调整规律。应用H补偿器来抵消模糊靠近误差和外部扰动。四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法18四、多输入多输出非线性系统
11、的跟踪限制方法四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法w问题描述:考虑如下的多输入多输出非线性系统(4.1)19四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法其中 ,分别是系统的状态，输入和输出向量，状态是可量测的；和 为充分光滑的函数。是外部扰动。令20四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法于是，非线性系统(4.1)可改写为(4.2)式中 和 未知，非奇异。对给定的参考信号 定义跟踪误差为 ,限制任务：对于系统(4.2)，求一个反馈限制向量和一个调整参数自适应律，使得误差闭环系统满足期望的跟踪性能并较快的跟踪参考信号
12、。21限制原理框图如图所示 四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法22四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法构建自适应模糊逻辑系统用来靠近 和 ，(4.3)接受模糊限制律(4.4)得到误差动态方程 (4.5)23四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法选择模糊逻辑系统的参数自适应调整规律(4.6)(4.7)(4.8)(4.9)补偿器 (4.10)其中对称正定矩阵P由下面的Riccati方程给出 (4.11)24四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法四、多输入多输出非线性
13、系统的跟踪限制方法 定定理理4.1 4.1 对对于于多多输输入入多多输输出出非非线线性性系系统统(4.1)(4.1)，选选择择模模糊糊限限制制律律(4.4)(4.4)，模模糊糊逻逻辑辑系系统统(4.3)(4.3)，参参数数调调整整规规律律(4.64.9)(4.64.9)、补补偿偿器器(4.10)(4.10)，则则误误差差闭闭环环系系统统(4.5)(4.5)是是稳稳定定的的，并并满满足足HH跟跟踪性能踪性能 证明证明 选取选取 函数可证得函数可证得25四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法w仿真算例w 设多输入多输出非线性系统为两连杆机械臂系统 w w
14、接受定理4.1的方法，以跟踪信号w 。仿真结果如图8.3和图8.4 所示。w 26四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法w 图1 图2w图1：蓝线（系统输出），绿线（期望输出）w图2：蓝线（系统输出），绿线（期望输出）w仿真结果表明本文设计自适应模糊限制器能快速w的跟踪给定的参考信号。27四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法四、多输入多输出非线性系统的跟踪限制方法 总结：针对多输入多输出非线性系统，提出了一种模糊自适应跟踪限制方法。构建自适应模糊逻辑系统来靠近函数，并对非线性系统建模。28 接受的技术：有机综合了模糊自适应限制和H限制。文中构建了一
15、种自适应时延模糊逻辑系统用来靠近有多重时延的未知函数。由跟踪误差给出时延模糊逻辑系统的参数调整规律。应用H补偿器来抵消模糊靠近误差和外部扰动。文中从两个方面来克服多重时延：接受自适应时延模糊逻辑系统来靠近有多重时延的未知函数和构造包含时延的李亚普诺夫函数。基于模糊自适应技术对非线性时延系统的限制无系统的方法。对时延的处理通常是假定时延部分有范数界或估计时延部分的增益。然而，范数界和增益不易寻求。七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法29七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法w问题描述:考虑如下的多输入多输出多重 时延非线性系统
16、(8.2.1)30七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法其中 ,分别是系统的状态，输入和输出向量，状态是可量测的；和 为充分光滑的函数。是外部扰动,，是时延,令 ，31七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法于是，非线性系统(8.2.1)可改写为(8.2.2)式中 和 未知，非奇异。对给定的参考信号 定义跟踪误差为 ,限制任务：对于系统(8.2.2)，求一个反馈限制向量和一个调整参数自适应律，使得误差闭环系统满足期望的跟踪性能并较快的跟踪参考信号。32限制原理框图如图所示 七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法七、非线性多重时延系
17、统的跟踪限制方法33七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法构建自适应模糊逻辑系统用来靠近 和 ，(8.3.1)接受模糊限制律(8.3.3)得到误差动态方程 (8.3.10)34七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法选择模糊逻辑系统的参数自适应调整规律(8.3.11)(8.3.12)(8.3.13)(8.3.14)补偿器 (8.3.15)其中对称正定矩阵P由下面的Riccati方程给出 (8.3.16)35七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法定定理理8.1 8.1 对对于于多多输输入入多多输输
18、出出多多重重时时延延非非线线性性系系统统(8.2.1)(8.2.1)，选选择择模模糊糊限限制制律律(8.3.3)(8.3.3)，时时延延模模糊糊逻逻辑辑系系统统(8.3.1)(8.3.1)，参参数数调调整整规规律律(8.3.11)(8.3.11)、(8.3.12)(8.3.12)、(8.3.13)(8.3.13)和和(8.3.14)(8.3.14)，补补偿偿器器(8.3.15)(8.3.15)，则则误误差差闭闭环环系系统统(8.3.10)(8.3.10)是是稳稳定定的的，并满足并满足HH跟踪性能跟踪性能 其中其中证明证明 选取选取 函数可证得。函数可证得。36七、非线性多重时延系统的跟踪限制方
19、法七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法w仿真算例w 设多输入多输出多重时延非线性系统为两连杆机械臂系统 w w 接受定理8.1的方法，以跟踪信号w 。仿真结果如图8.3和图8.4 所示。w 37七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法w 图8.3 图8.4w图8.3：蓝线（系统输出），绿线（期望输出）w图8.4：蓝线（系统输出），绿线（期望输出）w仿真结果表明本文设计自适应模糊限制器能快速w的跟踪给定的参考信号。38七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法七、非线性多重时延系统的跟踪限制方法 总结：针对多输入多输出多重时延非线性系统，提出了一种模糊自适应跟踪限制方法。构建自适应时延模糊逻辑系统来靠近时延函数，并对非线性系统建模。克服了要对时延部分做假设的不足。39