模糊控制在非线性系统中的应用

模糊控制在非线性系统中的应用

杨立波，徐志强

（广东科技学院，广东 东莞 523083）

摘 要：作为人工智能技术中的一种，模糊控制被广泛的应用在非线性的系统控制之中，其有效的将工业生产中许多的大滞后、非线性问题解决了。而文章主要围绕的是模糊控制算法在非线性系统中的运用方面进行研究。关键词：非线性系统；模糊控制算法；应用分析中图分类号：TP273+.4 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2017）02-0081-01

1 研究背景

非线性系统在很多实际情况中都难以用已知的函数来进行定性描述。在动态系统中建模时，系统不可避免地存在误差、系统的工作环境会随时间发生动态变化、出现未知物理现象等各种各样的不确定性对其产生了一定的影响。文章在对其进行描述和分析时，这些问题的存在备受关注。神经网络或者模糊系统均是处理不稳定性特别有效的方式。自引入模糊集合以后，能够将人们的判断能力和思维能力用较为简单的一种数字化表达的形式表示出来，使得复杂化的系统可以通过简单的数学来解决相对应的问题，而这也使得不确定性复杂问题有了一个有效的解决途径。

对于非线性系统而言，其已经取得了非常大的突破，但是在实际的生活应用中依然还有很多急需解决的问题存在着。文章将从模糊控制算法以及多年对模糊控制技术、非线性控制技术以及控制器结构的设计等内容进行运用的经验，其目的在于可行性高性能的控制系统的设计方法能够实现，以此来对不确定性的、多样化的、复杂控制系统进行稳定。可见，对非线性控制理论的发展而言，研究模糊控制在非线性系统中的应用有非常重要的现实和理论意义。

2 模糊控制算法在非线性系统中的应用

1）模糊控制是控制研究中的重要类别，这种控制不仅是一种实时控制，而且不依赖于受控对象的精确模型。因此。它是一种打破了传统束缚的新型计算机控制，可以用鲁棒模糊控制算法来解决SISO 匹配条件的不确定性问题。鲁棒模糊控制算法适应于非线性，它是通过观测器的设计对系统状态进行估计，而这并没有对假设系统中的状态可测性提出要求（见图1）。基于这样的一种算法，其工作原理是基于最优、逼近标称向量同参数向量之差范数，以及相关的未知逼近误差界限等。因而所设计的鲁棒模糊控制的算法必须使闭环系统中的所有信号是在一致有界的范围内，并使跟踪误差估计

——————————————作者简介： 杨立波（1981-），男，黑龙江木兰人，讲师，研究方向：

智能控制、线性控制、非线性控制。

图

1 假设结果示意图

值会收敛到小的一个零领域之中。

2）有关于Backstepping 的算法，是一类不确定性SISO 严格地反馈非线性的系统所提出来的，通过利用RBF 神经网络逼近器，让第一种的算法主要是在假设最小逼近误差的情况下对有界条件的确定进行满足。通过制定设计方案，能够有效的对控制器奇异的问题进行克服，从而使闭环系统控制的性能得到提高，并使适用范围扩大。第二种的算法是建立在第一种算法之上的，选择合适的设计参数，所有闭环系统的信号都会是一致有界，并且在跟踪误差这一变量任意地收敛到较小的零领域中去，上面所提到两种模糊算法都能够证实这一点。

3）通常，相较于严格地匹配条件系统以及反馈系统来讲，纯反馈的系统反而更加的复杂。通过模糊控制方法，提出不确定稳定一类、非线性MIMO 纯反馈系统。从Backstepping 中可知，模糊系统的利用，每一步都可以看到，其都会逐渐向每一个子系统之中的未知函数逼近。因而在对输入设计进行控制的过程中，鲁棒控制的算法能够有效的对逼近误差向量进行补偿。所提出来的控制方法必须是在闭环系统中对所有的信号进行使用的，只有这样才能够在跟踪误差向量以及一致有界中额范数在任意的一个小的零领域中收敛。

3 结束语

综上所述，在控制理论界的观点中，非线性系统的控制从来都是值得研究和探讨的一个问题。文章主要是对两种不同的非线性结构系统进行了分析与探讨，对其相关的两种有效模糊控制算法进行了分析。通过Backstepping、Nussbaum 等函数的引入，一步一步克服和解决以上所存在的问题。文章所提出的控制方法，使闭环系统中的信号在一致有界上的要求得到了保证。由此可见，通过仿真实验的进行促使设计方法的可行性得到了证实。参考文献：

[1]郭峰.基于模糊ARX 模型的水泥回转窑预测控制算法研究[D].燕

山大学,2012. [2]韩京元.非线性板球系统的监督分层智能自适应控制算法研究

[D].吉林大学,2014. [3]王旭东.基于倒立摆系统的模糊控制算法研究[D].西安电子科技

大学,2012. [4]李旭.不确定非线性系统的直接自适应模糊控制[D].东北石油大

学,2013.[5]郑兰,周卫东,廖成毅,等.模型不确定非线性系统的自适应

模糊Backstepping 预测控制[J].哈尔滨工业大学学报,2014 (11):107-111.

（收稿日期：2017-1-13）