基于IT2-PCM的上肢外骨骼系统T-S模糊建模与预测控制

针对动态特性复杂的上肢外骨骼系统的模型建立、高精度控制和复杂约束处理问题,提出基于T-S模糊算法的改进多变量约束预测控制方法.提出区间Ⅱ型可能性C-均值聚类算法,获取数据建模过程中的样本隶属度矩阵,建立上肢外骨骼的数学模型.对系统复杂约束问题提出一种约束简化方法,将复杂约束转化为关于参数矩阵μ的约束.提出一种加权基函数法,将基函数思想引入预测控制,推导出上肢外骨骼预测控制器.仿真结果验证了该算法的优越性与有效性.

室内舒适性指标PMV的区间Ⅱ型T-S模糊建模

预测平均投票值(PMV)是室内热环境的标准化指标,其涉及的数学模型复杂且存在不确定性,不能适应实时控制的需要.同时,传统的采用一个PMV值评价热环境的方法具有局限性,不能反映不同位置人体舒适感的差异.为了处理测量噪声和人体因素带来的不确定性,通过对室内气流和传热计算流体动力学(CFD)模拟数值以准确描述PMV值,建立了PMV的区间II型T-S模糊模型.针对二阶模糊隶属度的确定问题,在G-K聚类的基础上,采用遗传算法对二阶隶属度函数的参数进行优选,再由最小二乘法辨识得到后件参数.仿真结果表明II型T-S模糊模型比I型更有效地减少了不确定性,对模型精度的影响,对动态过程和稳态数值都有很好的预测能力.

带有欺骗攻击的区间二型T-S模糊系统的高效模型预测控制

研究欺骗攻击影响下的区间二型T-S模糊系统的高效模型预测控制(efficient model predictive control,EMPC)问题.考虑到数据从传感器节点传输到控制器节点受到欺骗攻击的影响,设计一种EMPC框架下基于状态观测器的输出反馈控制器.首先,针对能量有界的欺骗攻击,构建辅助优化问题,离线求解终端约束集以及满足系统H2安全的固定反馈控制增益和观测器增益;其次,引入摄动量提供控制自由度,离线求解增广系统的不变集,通过最大化该不变集在原状态空间的投影得到初始可行域;然后,在线优化摄动量得到满意的控制律,确保系统在欺骗攻击影响下的安全性;最后,给出所提出的EMPC算法理论可行性和系统安全性的证明,并通过仿真实例验证所提出算法的有效性.

区间二型离散不确定模糊系统的滑模控制

研究一类区间二型离散不确定模糊系统的滑模控制器设计问题。首先,结合离散区间二型模糊系统和滑模面,对系统进行非奇异变换,得到描述滑模运动的广义系统;其次,在构造的分段二次Lyapunov函数中,引入松弛矩阵,运用凸优化理论,得到保证滑模运动渐近稳定的充分条件,并设计了输出反馈下的闭环系统滑模控制器;最后,通过数例仿真验证了滑模控制器的有效性。

区间二型模糊系统的自适应事件触发H∞控制

本文研究了自适应事件触发情形下的一类具有时变时滞区间二型Takagi-Sugeno (T-S)模糊网络化系统的H∞控制问题。首先,提出了一种新颖的自适应事件触发机制。与传统的触发机制相比,该机制通过动态调整事件触发阈值来调节数据传输的数量,在保持良好的控制性能的同时改善有限的网络资源的利用效率。其次,利用构造的时滞相关的李雅普诺夫函数以及自由权矩阵,获得了闭环系统满足给定H∞性能指标的充分条件。在此基础上,借助于奇异值分解技术,给出了基于线性矩阵不等式解的控制器增益参数。最后,通过数值仿真例子验证了该方法的有效性。

不确定区间二型离散系统的广义H2控制器设计

研究了一类不确定区间二型离散系统的广义H2控制问题,根据Lyapunov稳定性理论和矩阵不等式放缩技巧,建立了使闭环系统渐近稳定且具有广义H2范数界的充分条件.利用二型模糊基函数的特性引入松弛矩阵,并使用矩阵分解技巧对具有不确定性的参数矩阵进行了处理.最后,通过仿真实例验证了设计方法的可行性.

多性能指标下区间二型T-S模糊时滞系统的滤波器设计

区间二型T-S模糊时变延迟模型可以有效地处理具有参数不确定的非线性时变时滞系统.针对多性能指标框架下区间二型T-S模糊时变延迟系统的滤波器设计仍然是有待解决的问题,利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法,在多性能指标框架下提出前提隶属函数不匹配的区间二型模糊滤波器.利用最新发展的积分不等式,所设计的滤波误差系统可以同时满足耗散性、无源性、H∞和L2-L∞性能.通过矩阵解耦技术,滤波器存在条件可以表示为线性矩阵不等式.最后通过仿真实验验证了所提出方法的有效性.

基于非单调Lyapunov函数的区间二型控制器设计

针对一类具有不确定性的区间二型离散模糊系统的控制器设计问题,在现有研究基础上进行改进,将非单调Lyapunov函数方法应用到区间二型模糊系统中。首先,使用两步差分的方法,引入松弛矩阵,并运用矩阵不等式放缩技巧对系统中的不确定性进行处理;然后,推导出使闭环系统稳定的具有更低保守性的约束条件。最后,通过数值仿真验证了结果的有效性。