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非线性系统的模糊自适应Backstepping动态面容错控制

作　者: 徐茵茵
导　师: 佟绍成
学　校: 辽宁工业大学
专　业: 应用数学
关键词: 非线性系统模糊控制自适应Backstepping控制容错控制动态面控制
分类号: O231
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

本文针对几类含有执行器故障的非线性系统，用模糊逻辑系统对其进行建模。结合模糊控制理论、自适应Backstepping控制理论和容错控制理论，研究了模糊状态观测器设计方法，模糊自适应容错控制器的设计方法及闭环控制系统的稳定性问题。主要内容如下：（1）针对一类含有执行器故障的多输入单输出状态不可测的非线性系统，用模糊逻辑系统逼近未知非线性函数，设计了一类模糊状态观测器对系统的状态进行估计。结合Backstepping技术、动态面控制方法和指定性能函数，给出了模糊自适应容错控制器。基于李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的所有信号是有界的，跟踪误差收敛于原点的小邻域内。通过计算机仿真算法，验证了所提出的控制方法的有效性。（2）针对一类含有执行器故障和未建模动态的多输入单输出状态不可测的非线性系统，用模糊逻辑系统逼近未知非线性函数，设计模糊状态观测器对系统的状态进行估计。结合自适应Backstepping技术、改变供应函数技术和非线性容错控制理论，给出了模糊自适应容错控制器。基于李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的所有信号是有界的，跟踪误差收敛于原点的小邻域内。通过计算机仿真算法，验证了所提出的控制方法的有效性。（3）针对一类含有执行器故障的不确定多输入多输出状态不可测的非线性系统，用模糊逻辑系统逼近未知非线性函数，设计模糊状态观测器对系统的状态进行估计。结合Backstepping技术和动态面控制方法，给出了模糊自适应容错控制器。基于李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的所有信号是有界的，跟踪误差收敛于原点的小邻域内。通过计算机仿真算法，验证了所提出的控制方法的有效性。（4）针对一类含有执行器故障的状态可测的不确定非线性大系统，用模糊逻辑系统逼近未知非线性函数。结合Backstepping技术和动态面控制方法，给出了模糊自适应容错控制器的设计方法。基于李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的所有信号是有界的，跟踪误差收敛于原点的小邻域内。通过计算机仿真算法，验证了所提出的控制方法的有效性。（5）针对一类含有执行器故障和未建模动态的状态不可测的非线性大系统，用模糊逻辑系统逼近未知非线性函数，设计模糊状态观测器对系统的状态进行估计。结合Backstepping技术、动态面控制方法和改变供应函数技术，给出了模糊自适应容错控制器。基于李亚普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的所有信号是有界的，跟踪误差收敛于原点的小邻域内。通过计算机仿真算法，验证了所提出的控制方法的有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 选题的背景和意义  9
  1.2 容错控制的理论综述  9-10
    1.2.1 容错控制的发展历程  9-10
    1.2.2 容错控制的研究现状  10
  1.3 模糊自适应控制理论综述  10
  1.4 Backspepping 设计方法  10-11
  1.5 论文的预备知识和主要工作  11-14
    1.5.1 论文相关定义的阐述  11-12
    1.5.2 论文的结构安排  12-14
2 含有执行器故障的非线性系统的模糊自适应容错控制  14-46
  2.1 引言  14
  2.2 含有执行器故障的非线性系统的模糊自适应输出反馈容错控制  14-29
    2.2.1 系统描述及基本假设  14-15
    2.2.2 模糊状态观测器设计  15-18
    2.2.3 容错控制设计和稳定性分析  18-25
    2.2.4 仿真研究  25-29
  2.3 含有执行器故障的非线性系统的指定性能模糊自适应容错控制  29-45
    2.3.1 系统描述及基本假设  29-30
    2.3.2 指定性能  30-32
    2.3.3 模糊状态观测器设计  32-34
    2.3.4 容错控制器设计和稳定性分析  34-41
    2.3.5 仿真研究  41-45
  2.4 本章小结  45-46
3 含有执行器故障和未建模动态的非线性系统的模糊自适应控制  46-65
  3.1 引言  46
  3.2 系统描述及基本假设  46-47
  3.3 模糊状态观测器设计  47-49
  3.4 模糊自适应容错控制设计和稳定性分析  49-60
  3.5 仿真研究  60-64
  3.6 本章小结  64-65
4 多输入多输出非线性系统的模糊自适应执行器故障补偿动态面控制  65-78
  4.1 引言  65
  4.2 系统描述及基本假设  65-66
  4.3 模糊状态观测器设计  66-68
  4.4 容错控制设计和稳定性分析  68-75
  4.5 仿真研究  75-77
  4.6 本章小结  77-78
5 基于动态面技术的不确定非线性大系统的模糊自适应容错分散控制  78-90
  5.1 引言  78
  5.2 系统描述及基本假设  78-79
  5.3 鲁棒模糊自适应容错控制设计  79-83
  5.4 稳定性分析  83-87
  5.5 仿真研究  87-89
  5.6 本章小结  89-90
6 含有执行器故障和未建模动态的非线性大系统的容错分散控制  90-109
  6.1 引言  90
  6.2 系统描述及基本假设  90-92
  6.3 模糊状态观测器  92-94
  6.4 模糊自适应容错分散控制器设计和稳定性分析  94-103
    6.4.1 容错控制器设计  95-102
    6.4.2 设计改变供应函数和稳定性分析  102-103
  6.5 仿真研究  103-108
  6.6 本章小结  108-109
7 结论  109-110
参考文献  110-113
攻读硕士期间参与科研项目及发表学术论文情况  113-114
致谢  114

非线性系统的模糊自适应Backstepping动态面容错控制

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