本文讨论的是不确定Takagi–Sugeno(T–S)模糊时滞系统的鲁棒镇定问题,结合指数估计,目的是设计状态反馈模糊控制器,使得闭环系统具有预定的衰减率,并且是鲁棒指数稳定的。
文章介绍了时滞系统在工程系统、生物学和经济学等领域是不可避免的,并且时滞的存在通常是导致系统不稳定和性能差的主要原因。因此,对时滞系统的稳定性和控制器设计问题已经得到了广泛的研究。然而,大多数关于时滞系统的研究成果都集中在渐近稳定性上。实际上,指数稳定性更为重要,因为一旦确定了衰减率,系统的瞬态过程就可以更清楚地描述出来。
文章的主要贡献在于提出了以线性矩阵不等式(LMIs)形式给出的鲁棒镇定问题的可解性充分条件。利用这些线性矩阵不等式的可行解,设计出期望的模糊控制器,并给出了相应的指数估计。文章的一个关键点是主要结果明确依赖于衰减率,使得可以根据不同的实际条件自由选择衰减率来设计模糊控制器。为了演示所提出设计方法的有效性,文中提供了两个数值例子。
T–S模糊系统是根据Takagi和Sugeno提出的一种模糊建模技术,它利用模糊规则对复杂的非线性系统进行建模,并且能够精确表示系统的动态行为。这种模型特别适合于处理不确定性问题,因为它们可以将复杂的非线性系统近似为一系列线性子系统,这些线性子系统与每个模糊规则相关联,并通过模糊推理系统协调在一起。
时滞是指系统状态(例如,输入、输出或系统参数)中的变化在时间上有一个延迟,这种现象在控制系统中很常见,尤其是在通信网络、制造过程控制和生物网络等领域。时滞的引入会降低控制系统的性能,甚至可能造成系统的不稳定,因此需要通过设计相应的控制器来克服时滞带来的影响。
鲁棒稳定性意味着一个系统在一定条件下,能够抵抗各种不确定因素的影响,保持稳定运行的能力。对于不确定性系统,由于模型参数或结构可能存在变化或不完全准确,传统的控制方法可能不再适用。因此,研究鲁棒控制器设计方法,确保即使在模型不确定性存在的情况下,系统也能保持稳定,是控制理论中的一个重要问题。
线性矩阵不等式(LMIs)是控制理论中一个重要的数学工具,特别是在线性和非线性系统的稳定性分析和控制器设计中。通过将系统稳定性约束转化为矩阵不等式的形式,可以利用有效的数值算法来求解满足这些约束的控制器参数,这使得LMIs在设计鲁棒控制器时非常有用。
文章最后提到的数值例子,展示了设计方法的有效性。数值仿真是验证理论分析和设计方法实际性能的一个重要手段,它可以通过模拟系统在特定条件下的行为,来证明控制策略的有效性和鲁棒性。在控制理论和工程实践中,数值例子是推动理论研究与实际应用相结合的重要桥梁。
文章的关键词还包括模糊集合和系统,这是模糊逻辑应用领域的基础概念,模糊集合由模糊集合论创始人L.A. Zadeh于1965年提出,是处理不确定性的强有力工具,而模糊系统是建立在模糊集合之上的信息处理系统,能够描述和处理模糊信息。
本文针对不确定T–S模糊时滞系统的鲁棒镇定问题,提出了一套基于指数估计的解决方案,并通过线性矩阵不等式的形式给出了设计控制器的充分条件,同时强调了根据实际应用需要自由选择衰减率的重要性。通过数值例子验证了提出方法的有效性,为工程实际问题的解决提供了理论依据和实践指导。