离散时间系统零动态的研究现状和未来挑战

在数字控制系统的分析与设计中,零动态是一个被广泛关注的重要概念,近年来取得了诸多新的理论与方法进展.本文首先描述了离散时间系统零动态理论的研究背景和研究意义,同时简要介绍了离散时间系统零动态理论所涉及到的3个相关问题,如:信号的采样与重建、连续时间系统的等价离散时间系统模型以及在离散连续时间系统过程中所需要的工具(q算子和δ算子).其次,立足现有文献,针对离散零动态的特点,从线性离散时间系统和非线性离散时间系统两个方面全面而深入地介绍了近年来离散零动态研究工作的进展.最后分析了零动态在数字控制系统分析与设计中的局限性以及出现的挑战性课题,并指明未来工作的研究方向.

模糊离散事件动态系统相关问题的研究

以全面表述离散事件动态系统中不确定问题以及用不确定性方法简化系统为目的 ,首次给出了模糊离散事件动态系统 (FDEDS)的定义。以铁路系统的行车指挥问题中的不确定性问题的处理为背景 ,全面论述了研究FDEDS的原因。文章说明了基于列车群运行的FDEDS实验平台的研究情况 ,并叙述了其在铁路系统的建模、分布式行车指挥、不确定问题的处理等方面的应用。在研究面向FDEDS的建模工具和算法时 ,采用Petri网和OO技术相结合的方法 ,既有非常好的系统描述能力又有好的模型分析和验证手段 ,也为相关算法的研究奠定了良好的基础。同时也对FDEDS中的模糊化等问题进行了讨论。

机电伺服系统有限时间自适应反步控制方法研究

机电伺服系统存在未建模动态及不可避免的未知扰动,会严重影响系统的伺服性能。针对未知扰动下机电伺服系统惯性负载的角位移跟踪控制问题,考虑未建模动态对系统的影响,提出一种基于有限时间的模糊自适应指令滤波反步控制方法,能有效补偿系统中的未知扰动和未建模动态,具有良好的惯性负载角位移跟踪控制效果。针对系统中存在的未知外部扰动及未建模动态,结合滤波反步法和模糊控制理论,使用模糊逻辑系统逼近未知非线性动态同时构造自适应控制器。考虑到微分计算带来的计算爆炸问题,构建有限时间指令滤波器,降低了系统的计算复杂度,并通过设计滤波误差补偿机制,对滤波误差项进行补偿,保证滤波信号的逼近能力,提升系统跟踪控制性能。通过稳定性分析,证明所设计的控制器能够保证系统的跟踪误差在有限时间内收敛。最后通过仿真实验,验证了所提控制方法的有效性。

不需持续激励条件的非线性离散时间系统的自适应模糊逻辑控制

针对一类非线性离散时间系统 ,根据模糊逻辑系统的逼近性质 ,给出了一种自适应模糊逻辑控制器的设计方法。利用李亚普诺夫稳定性理论 ,证明了控制算法是全局稳定的 ,跟踪误差收敛于零的某一邻域中。该设计方法克服了要求模糊基函数向量满足持续激励 (PE)

离散时间非线性最小相位系统的动态输出反馈镇定

研究了离散时间非线性最小相位系统的动态输出反馈镇定 .首先对离散时间非线性系统引入了逼近渐近稳定性的概念 .基于此概念 ,提出了一种动态补偿器设计的新方法 .主要结果是 ,如果一非线性系统的零动态是逼近渐近稳定的 ,则能用动态输出反馈镇定 .

非线性离散时间系统的自适应模糊补偿控制

针对一类非线性离散时间系统,提出一种自适应模糊逻辑补偿控制方案.控制律由跟踪控制律和逼近误差补偿控制律两部分组成,利用模糊逻辑系统对系统参数扰动和外界干扰进行自适应补偿,由模糊滑模控制律实现对模糊逻辑系统逼近误差的进一步补偿.所设计的控制器可保证闭环系统一致最终有界.将该控制器用于月球探测车动态转向系统中,仿真结果表明了该方法的有效性.

连续时间T-S模糊系统的离散化:Delta算子方法

针对一类连续时间T-S模糊系统,利用Delta算子方法,对系统进行局部离散化和全局离散化处理.首先对模糊规则后件部分的线性时不变动态方程做局部离散化处理,然后再对系统的动态模型做全局离散化处理.为了获得T-S模糊系统的多胞结构,对全局离散化模型进行Taylor级数展开,从而得到近似全局离散化模型.基于线性矩阵不等式(LMI)技术,针对近似全局离散化模型设计了相应的状态反馈控制器,使系统被渐近镇定.采用Delta算子对连续系统离散化时,随着采样频率的加快,其离散模型将趋近于原来的连续模型,并保持原有的动力学性质.仿真结果验证了理论的有效性.

模糊离散事件系统时间维度可诊断性分析

针对观测条件受限时的模糊离散事件系统(fuzzy discrete event systems,FDES)故障诊断问题,文章提出一种以时间维度可观程度(observable degree in dimensionality of time,ODDT)为基础的故障诊断器构造方法。根据观测信息中的时间属性建立时间约束图,并以时间证据合并的策略分析离散事件在时间维度上的可观性,从而获得FDES的时间信息全局状态;计算ODDT,并用于分析FDES的系统状态和故障可诊断程度。该方法可在观测条件受限以致故障事件链难以完全捕获的情况下,根据状态信息隐含的时间线索来辨识模糊事件并发现系统隐患。实例分析表明,相比于单纯依赖故障事件链分析的诊断方法,根据ODDT构造的诊断器提高了系统的可诊断程度。

基于模糊时间序列的时变动态系统模糊建模

要想建立结构不确定、参数时变的动态系统的模型是很困难的。改进了Song Chisson的模糊时间序列方法,并成功应用于时变动态系统的辨识与建模和自适应控制。仿真结果表明该方法计算量小,实时性好,能很快地跟踪系统的变化。

离散时间T-S模糊系统的新型状态反馈控制设计

针对离散时间T-S模糊系统的控制设计问题,设计了一种新型的非-PDC型模糊状态反馈控制器.在模糊状态反馈控制器设计过程中,采用了一种全新的模糊李亚普诺夫函数和一种新颖的松弛变量技术,可以为状态反馈控制设计引入更多的自由度,因此可以获得比以往结果保守性更小的模糊镇定控制条件.特别是以线性矩阵不等式形式给出的模糊镇定控制条件可以很方便地利用Matlab工具箱来进行求解.最后,使用一个经典的仿真算例验证了所得结果的有效性.

不确定离散多时滞系统的模糊动态输出反馈保性能控制

针对一类用T-S模糊模型描述的不确定离散多时滞系统,研究了其动态输出反馈保性能鲁棒控制问题.通过构造一个相应的Lyapunov函数,给出了系统模糊输出反馈保性能控制律存在的一个充分条件和性能上界.并证明了该条件等价于一组线形矩阵不等式的可行性问题.进而,通过建立和求解一个凸优化问题,给出了系统设计次优保性能模糊输出反馈控制律的方法.最后通过一个算例来验证所给结果的有效性.

基于Lyapunov方法的离散时间模糊控制系统设计

研究了基于 T-S模型的离散时间模糊控制器的规则化设计问题。将模糊控制系统看成是一类具有结构式不确定性的系统 ,利用 L ya-punov稳定性定理 ,提出了一类线性状态反馈控制器的规则化设计方法。通过求解离散时间 Lyapunov方程 ,得出线性状态反馈控制律。

非线性离散时间系统的自适应模糊逻辑控制

对一类非线性离散时间系统x(k +1) =f(x(k) ) +g(x(k) )u(k) +d(k) ,根据模糊逻辑系统的逼近性质 ,给出了一种自适应模糊逻辑控制器的设计方法 .利用李亚普诺夫稳定性理论 ,证明了控制算法是全局稳定的 ,跟踪误差收敛于零的某一邻域中 .这一设计方法克服了JagamathanS(1998)文中要求模糊基函数向量满足持续激励 (PE)

一个离散时间非线性系统的间接自适应模糊控制器

对于具有未知非线性函数的离散时间非线性系统,构造了一个间接自适应模糊控制器,并进行了稳定性分析.用模糊逻辑系统使系统参数化,如果参数化模型和真实系统是非常接近的,它们之间的差异是非常小的并且能假设为零,则能够构造一个简单的自适应模糊控制器,并且可以证明闭环控制系统在输入输出有界意义下的全局稳定性,且跟踪误差收敛到零.仿真实验证实了控制器的有效性.

非线性离散时间系统的自适应模糊补偿控制

针对一类非线性离散时间系统,提出一种自适应模糊逻辑补偿控制新方法。其控制律由跟踪控制律和逼近误差补偿控制律两部分组成。利用模糊逻辑系统对系统参数扰动和外界干扰进行自适应补偿,由模糊滑模控制律来实现对模糊逻辑系统逼近误差的进一步补偿。所设计的控制器可保证闭环系统一致最终有界。

模糊时间序列预测在动态经济系统预测中的应用

研究适合于动态经济系统的预测方法,对指导我国现阶段的经济工作有很大的意义。为尽可能地减少对动态经济系统预测的偏差,将模糊数学的理论应用于预测过程中,应用模糊时间序列预测方法,解决带有模糊信息的动态预测问题,使所得出的预测结果能够更加符合现实的需要。

一类离散时间系统的间接自适应模糊滑模控制

提出了适用于一类不确定离散时间系统的间接自适应模糊滑模控制策略。首先,根据指数趋近律得到离散滑模控制的理想控制律,然后,用两个模糊系统近似其中的未知函数,用第三个模糊系统近似切换控制。模糊系统的参数向量由带参数投影的自适应律在线调整。证明了该控制算法可以保证闭环系统状态有界,且跟踪误差收敛到原点的小邻域内。仿真结果在表明算法有效性的同时具备减轻振颤的能力。

非线性多率离散时间系统零动态的稳定性

零动态是控制系统分析与设计的一个重要指标,并且不稳定的零动态限制了系统可达到的控制性能。在零阶保持器或分数阶保持器条件下,只有当非线性连续时间系统的相对阶数不大于2的情形下,才可能配置稳定的零动态。针对相对阶数大于2的非线性单输入单输出系统,通过选择合适的广义采样保持函数来任意配置离散采样系统零动态的稳定位置。研究分析了一类广义采样保持函数条件下的离散化零动态的渐近性质,并且当采样周期T→0时,探寻了非线性离散时间系统零动态的稳定特性,推导了保证零动态稳定的条件,并给出了证明。所给出的定理是对相关结果的进一步推广。

离散时间模糊状态控制系统的可观性分析

研究了差分方程形式的离散时间可观性问题.应用模糊数空间的嵌入方法和经典控制理论,得到了判别离散霎时间观性的充要条件.针对模糊系统的特点,定义了离散时间可观的概念,同时给出强可观的判别的条件.并通过例子说明了判别定理的应用.

含齿隙离散时间系统的模糊自适应控制

为解决离散时间非线性系统的输入端含齿隙问题,提出了一种基于精准扰动观测器的自适应模糊控制策略。给出了含输入端齿隙的离散时间系统,采用线性项、类扰动项的线性组合对模糊齿隙模型进行消模糊逼近;基于扰动观测器提出了自适应模糊控制策略,证明了系统的闭环控制稳定性,与线性控制进行了仿真比较,佐证了该方案的控制精度与鲁棒性。