[发明专利]一种T-S模糊系统的二维重复控制器设计优化方法

说明书

本发明提供一种T‑S模糊系统的二维重复控制器设计优化方法，包括以下步骤：首先，利用T‑S模糊模型去描述实际非线性系统，进行线性化处理；然后，通过引入一个变量调节改进型重复控制系统的稳定性和跟踪性能的平衡；建立了非线性重复控制系统的二维模型，实现控制和学习的优先调节；最后，利用粒子群优化算法(PSO)寻找重复控制器和状态反馈控制器的最优参数组合，实现非线性系统对周期信号的高精度控制。本发明的有益效果是：充分考虑实际系统存在非线性，实现了非线性系统的高精度周期信号跟踪控制，具有重要的理论价值和应用价值。

技术领域

本发明涉及智能控制系统技术领域，尤其涉及一种T-S模糊系统的二维重复控制器设计优化方法。

背景技术

在实际控制系统中，广泛存在各种执行周期信号的任务，需要实现对周期参考输入的跟踪和周期扰动的抑制，重复控制可以很好解决这类系统周期信号的高精度控制问题。然而，实际控制系统存在着各种不同程度的非线性，在基于时滞内模的重复控制系统中，同时处理非线性特性和时滞正反馈比较困难。

T-S模糊模型是由非线性模糊权重将一系列线性子模型光滑连接而成的全局模型，T-S模糊模型本质上是非线性系统，但每条规则的后件又是线性系统，这种特征使得线性控制理论可以直接运用到分析非线性系统的性能中，这一类系统称为T-S模糊系统。改进型重复控制器中往往存在稳定性和跟踪性能的折衷问题，难以实现周期信号的高精度跟踪控制，大多数重复控制器的设计都是在时间域上考虑重复控制系统的稳定性，没有充分考虑重复控制作为一种学习控制，存在连续的控制行为和离散的学习行为，具有二维特性。在选择控制器的参数时，往往通过实验者主观调节，反复试凑，具有一定的局限性，得到的结果具有一定的保守性，难以从根本上提高对周期信号的高精度控制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种T-S模糊系统的二维重复控制器设计优化方法。

本发明提供一种T-S模糊系统的二维重复控制器设计优化方法，包括以下步骤：

S101：引入延时模块e^-sT、低通滤波器和变量w，设计一个改进的周期信号发生器；根据所述改进的周期信号发生器，分别得到时间域的非线性重复控制系统的控制器状态方程和T-S模糊系统的全局模糊状态反馈控制器；s表示复数， T表示周期参考输入信号的周期；e表示自然常数；

S102：引入连续变量τ和离散变量k，将所述时间域的非线性重复控制闭环系统的状态方程映射到二维空间，得到非线性重复控制闭环系统的二维模型；

S103：根据所述非线性重复控制闭环系统的二维模型设计对应的二维重复控制器；

S104：构建二维Lyapunov函数，引入两个可变参数α,β0，根据所述二维重复控制器，在系统稳定的条件下，分别调节重复控制过程中的连续控制行为和离散学习行为；利用智能优化算法，求解可变参数α,β和变量w，并最终得到非线性重复控制系统重复控制器的增益和全局模糊状态反馈控制器的增益。

进一步地，步骤S101中引入延时模块和低通滤波器，设计一个改进的周期信号发生器，具体如下：

S201：所述改进的周期信号发生器由一个延时模块e^-sT通过正反馈产生；

S202：在所述延时模块e^-sT基础上，引入低通滤波器q(s)＝ω_c/(s+ω_c)用来过滤对控制性能影响不大的高频信号，ω_c表示低通滤波器的开关频率；

S203：在所述低通滤波器上新增一个延时模块e^-sT和变量w，以此改进周期信号的内部模型。

进一步地，步骤S101中所述时间域的非线性重复控制系统的控制器状态方程如式(1)：