广义非线性系统的可靠H_∞输出跟踪控制

根据给定文件信息，本文涉及的主题是广义非线性系统中的可靠H_∞输出跟踪控制，具体采用Takagi-Sugeno (TS)模糊模型方法进行设计和分析。此类研究属于自动控制和系统工程领域，涉及系统辨识、模糊逻辑控制、可靠性分析、以及线性矩阵不等式(LMI)等概念和技术。 知识点详细说明如下： 1. 广义非线性系统：广义非线性系统通常指的是系统内部包含非线性动态特性的系统。这类系统的一个重要特性是系统的数学模型可能难以用传统的线性方程来精确描述，而是需要使用非线性函数来表达系统状态变量之间的关系。这些系统在实际的工程应用中非常普遍，如电力系统、机器人控制系统、生物化学反应过程等。 2. 可靠性控制：可靠性控制是指在系统出现某些故障或失效时，系统依然能保持预定性能水平的控制策略。在工业应用中，控制系统经常面临元件老化、环境干扰、突发事件等导致的失效问题，因此设计可靠控制策略是提高系统整体可靠性的关键环节。 3. H_∞输出跟踪控制：H_∞控制是一种鲁棒控制方法，用于设计控制器使系统对于外部扰动和参数不确定性具有一定的鲁棒性。这里的H_∞范数衡量的是系统对扰动的最大增益，目标是使这个最大增益尽可能小。输出跟踪控制指的是设计控制器使得系统输出能够跟随给定参考模型的输出轨迹。 4. Takagi-Sugeno(TS)模糊模型：TS模糊模型是一种基于模糊逻辑的模型，它将复杂的非线性系统分解为多个线性子系统的模糊组合。每个子系统都由一系列模糊规则描述，这些规则包含一些模糊集合和相应的隶属度函数，用以描述系统的局部动态行为。TS模型能够很好地逼近非线性系统，为非线性系统提供了一种有效的线性化方法。 5. 线性矩阵不等式(LMI)：LMI是数学中一种重要的工具，广泛应用于控制理论中的稳定性分析、控制器设计等问题。通过将系统性能指标转换为矩阵不等式的条件，可以在数学上进行优化处理。在非线性系统可靠控制设计中，LMI方法用于推导出控制器存在的充分条件，从而求解控制器参数。 6. 控制器设计：控制器设计是自动控制系统设计中的核心环节，目的在于根据系统的动态特性和性能指标来确定控制策略。在本文中，控制器设计需要确保系统输出能够跟踪参考模型，同时满足给定的H_∞性能约束。这通常涉及到对控制器参数的优化求解。 7. 可靠性分析：在存在执行器故障的情况下，可靠性分析用于评估和保证系统的性能。本文通过设计一个可靠的控制器，使得当执行器出现故障时，系统输出仍然能够跟踪参考模型的轨迹，并满足特定的性能标准。 以上知识点构成了这篇研究论文的理论基础和技术框架。通过Takagi-Sugeno模糊模型和线性矩阵不等式方法，研究者们设计出了能够在执行器发生故障时依然维持系统输出跟踪可靠性的控制器，并通过一个示例证明了该控制器的有效性。这些研究成果对于理解和掌握非线性系统控制理论，以及实际工程应用中的系统鲁棒性设计具有重要价值。