非线性离散时间系统的自适应模糊补偿控制
王佐伟,吴宏鑫
(中国空间技术研究院北京控制工程研究所,北京100080)
摘 要: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.
关键词:非线性;离散时间系统;自适应;模糊逻辑系统;补偿
中图分类号: TP273
文献标识码: A
1 引 言
自适应模糊逻辑控制是处理非线性问题的一种有效方法.近年来,这一领域的研究已取得了一些成果[1,2],但这些成果主要集中在连续时间系统,而关于离散时间系统的自适应模糊逻辑控制方面的成果尚不多见.相对连续时间系统而言,离散系统的自适应控制在分析方法和所得结果方面都有较大不同.
在非线性离散时间系统的自适应模糊控制方面,文献[3~8]分别给出了一些不同的设计方法.文献[3]研究了一类简单的可反馈线性化系统的离散模糊控制问题;文献[4]对带有死区的离散系统进行了研究;文献[5~7]针对更为一般的非线性离散时间系统,设计了相应的自适应模糊逻辑控制器,但控制器设计过程中参数的获取缺乏系统性,对参数的限制也过于繁琐.与以上文献所采用的思路不同,文献[8]采用了模糊干扰观测器对非线性离散时间系统进行补偿控制,在控制律的设计中同时考虑了控制误差和干扰观测器误差.但由于模糊逻辑系统逼近误差的存在,这种模糊观测器对快变或跳跃的扰动存在较大的补偿误差.
本文针对一类非线性离散时间系统,提出一种基于自适应模糊逻辑系统的组合补偿控制算法.控制器由跟踪控制器和逼近误差补偿控制器两部分组成,利用模糊逻辑系统(FLS)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,因而克服了文献[8]存在的不足,所设计的控制器减小了系统的逼近误差,并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控制系统的仿真表明,该控制器能够获得了良好的控制性能.
规反馈控制结果;图2为施加模糊逻辑系统作为扰动补偿器,但不考虑逼近误差时的控制结果;图3为本文提出的基于自适应模糊逻辑系统的组合补偿控制算法的结果.可见,本文提出的组合补偿控制算法效果优良.
6 结 论
本文讨论了一类非线性离散时间系统的控制问题,提出了一种基于自适应模糊逻辑系统的组合补偿控制算法.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,并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.该算法不仅实现了对参数扰动和外界干扰的在线逼近和补偿,而且可将模糊逻辑系统的逼近误差进一步减小.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,仿真结果表明了所提出方法的有效性.
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