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针对非线性系统控制,设计了利用TSK(Takagi-Sugeno-Kang)模糊系统的自适应模糊控制器。所设计的自适应控制方法是参考模型自适应控制方法,而且利用Lyapunov函数保证了闭环系统的稳定性,同时推导了最优的自适应控制规律。首先,根据控制对象的输入输出数据建立TSK模糊模型,然后,由TSK模糊模型设计初期的TSK模糊控制器,并根据自适应规律随时调整模糊控制器参数。倒立摆系统的仿真实验验证了所设计的自适应模糊控制器的有效性。
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2008
年
9
月
第
15
卷第
5
期
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O
FU
Sep.2008
Vo
l.
I5
,
No.5
文章编号:
1671-7848(2
∞
8)
05-0572-04
利用模糊系统的自适应模糊控制器
全宗华张龙茧李远昌姜根泽
2
(1.华东理工大学信息学院,上海
2
∞
237;
2.
釜庆大学电子系,釜山
ω8-737)
摘
要:针对非线性系统控制,设计了利用
TSK(Takagi-Sugen
o-Kang)模糊系统的自适应模糊控
制器。所设计的自适应控制方法是参考模型自适应控制方法,而且利用
Lyapunov
函数保证了闭环系
统的稳定性,同时推导了最优的自适应控制规律。首先,根据控制对象的输入输出数据建立
TSK
模
糊模型,然后,由
TSK
模糊模型设计初期的
TSK
模糊控制器,并根据自适应规律随时调整模糊控制
器参数。倒立摆系统的仿真实导饲剖正了所设计的自适应模糊控制器的有效性。
关键词:自适应控制器
TSK
模糊系统;非线性系统
中图分类号1P
273
文献标识码
A
Adaptive Fuzzy Controller by Using Fuzzy Systerns
JIN
Zong-hua
1
, JANG
Yong
尹
OZ2
,
LEE Won-chang
2
,
κ
4N
G
Ge
un-taek
2
( 1 . Inf
onnation
Science
and
Engineering
In
st
阳
te
,
East
China
Univers
时
of
Science
and
Technology
,
Shanghai
2
∞
237
,
China;
2.
Department
of
Electronic
,
Pukyong
National
University
,
Pusan
608-737
,
Korea)
Abstract:
Adaptive
fuzzy
controller for nonlinear systerns is designed by using TSK (Takagi-Sugeno-Kang)
fuzzy
mode
l.
Th
e adaptive control is
model reference adaptive contro
l.
By
using Lyapunov function , the stability of closed-loop system is assured and the best adaptive law is calcu-
lated.
Th
e TSK
fuzzy
model is constructed based on the input-output data obtained from a
t
缸
get
plant. Then, the TSK
f1
皿
zy
controller is deter-
mined based
on
出
e
白
K
fuzzy
model. Parameters of the
fuzzy
controller can be adjusted according
to
由
e
adaptive
rule.
咀
le
adaptive
fuzzy
con-
troller is applied
to
control an inverted pendulum system, and the results show the effectiveness of the proposed method
Key
words:
adaptive controller; TSK
fuzzy
system; nonlinear system
1
引言
一般模糊控制方法适用于系统的数学模型比较
复杂或很难求得的情况。另外,确定了模糊规则,
它的参数一般不变,所以适用于系统没有参数变化
或参数变化较小的情况。如果系统存在不确定参数
或控制过程中系统存在大的参数变化时很难得到好
的控制结果。为了弥补这些缺点,本文提出了自适
应模糊控制方法。目前,
Procyk
和
Mamdani
提出的
自适应方法是没有具体的模糊模型,直接利用系统
的输入输出数据直接产生模糊控制器参数。利用神
经网络或遗传算法,通过学习的方法产生控制规律
和固定模糊控制规律,调整隶属度函数等自适应控
制方法
[1
叫。这些自适应控制方法利用的模糊规则
一般是常数或模糊集合,大部分依靠专家的经验获
得的控制规律直接利用于模糊控制规律,利用模糊
规则相对少。模糊模型和模糊控制器都是线性方程
形式的
TSK
模糊规则的自适应控制还没有进行研
究。因此,本文提出了利用
TSK
模糊系统的自适应
模糊控制方法
[5-11]
。
2
自适应模糊控制器设计
本文提出的自适应模糊控制器是参考模型自适
应模糊控制器。首先,求出控制对象的模糊模型,
根据模糊模型求出初期模糊控制器;然后,为了系
统的输出跟踪参考模型的输出随时调整模糊控制器
参数。
设计的参考模型自适应模糊控制系统结构,如
图
1
所示。
图
1
参考模型自适应模糊控制系统结构图
Fig.l
Th
e
structure
of
model
reference
adaptive
fuzzy
control
system
1)
TSK
模糊控制器
假设控制对象是
π
维非
线性系统:
收稿日期
2
∞
7-05-23
;
收修定稿日期
2
∞
'7-06-22
作者简介:金宗华(1
974-)
,男,
(朝鲜族),吉林延吉人,讲师,博士,主要从事模糊控制、智能控制、自适应控制及最优控制等方面
的教学与科研工作。
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