【正文】 主要研究和創(chuàng)新點如下：本文的基本思路是利用 TS模糊模型逼近復雜非線性系統(tǒng)，然后基于此TS模糊模型設(shè)計控制器來實現(xiàn)原非線性系統(tǒng)的控制。（3)現(xiàn)時還沒有建立一套完整的模糊控制理論，模糊控制所具有的巨大潛力還遠遠沒有發(fā)揮出來。 雖然模糊控制系統(tǒng)仍然存在很多的問題，但隨著模糊理論研究的不斷深入，模糊系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與綜合必將達到一個更高的水平。導師對我在學習，工作和生活等各個方面的關(guān)心和支持，學生將銘記在心！本科學習期間，電氣工程與自動化系的良好學術(shù)氛圍使我獲益匪淺．感謝自動化系的老師們，他們講授的課程讓我在自動化方面得到了很大的提高。 fuzzy control。謝 辭值此畢業(yè)學位論文即將完成之際，謹向我的導師張果老師表示深深的敬意和衷心的感謝!是她在論文各階段給予本人富有啟發(fā)性的建議和指導，使本人的論文撰寫工作得以順利的進行。 （4）雖然本文對所提出的控制方法都進行了仿真驗證，但還沒有經(jīng)過實際工程實踐的檢驗。然而，鑒別模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復雜性，控制環(huán)境的不確定性及對系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為描述的特殊方式，其穩(wěn)定性分析方法也遠非傳統(tǒng)的基于精確數(shù)學模型的穩(wěn)定性分析方法那樣簡單和成熟，模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析的困難在于：（1)模糊邏輯本身難于表達傳統(tǒng)意義下的穩(wěn)定性。因而對于TS模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析顯得尤為重要。%定義第5個lmi不等式lmiterm([5 1 1 Q],1,1)。lmiterm([3 1 1 Q],A2,1)。lmiterm([2 1 1 M2],1,B139。%定義第一個lmi不等式lmiterm([1 1 1 Q],1,A139。0 ]。如果，則系統(tǒng) lmisys是可行的。 LMI 工具箱提供了確定、處理和數(shù)值求解線性矩陣不等式的一些工具，它們主要用于： 1. 以自然塊矩陣形式來直接描述線性矩陣不等式； 2. 獲取關(guān)于現(xiàn)有的線性矩陣不等式系統(tǒng)的信息； 3. 修改現(xiàn)有的線性矩陣不等式系統(tǒng)；4. 求解三個一般的線性矩陣不等式問題； 5. 驗證結(jié)果。MATLAB包括擁有數(shù)百個內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具包。一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學習、應(yīng)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題、稀疏矩陣運算、復數(shù)的各種運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學運算、多維數(shù)組操作以及建模動態(tài)仿真等。使之更利于非計算機專業(yè)的科技人員使用。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。國內(nèi)也出版了相應(yīng)的書籍，它主要介紹了模糊控制工具箱的函數(shù)，對用SIMULINK 建立仿真并沒有涉及。定理7給出了系統(tǒng)漸近穩(wěn)定的充要條件，但是可以看出在定理7中，存在著和系統(tǒng)矩陣，,的耦合項，為了求解控制器，須將定理7轉(zhuǎn)換成線性矩陣方程式。采用Lyapunov方法設(shè)計也便于找到模糊控制和傳統(tǒng)控制的結(jié)合點，很多模糊控制的設(shè)計思想都是受經(jīng)典控制的設(shè)計思想啟發(fā)的。下面介紹不穩(wěn)定性定理。(4) 我們這里給出的穩(wěn)定性定理，既適合于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)，也適合于定常系統(tǒng)、時變系統(tǒng)，具有極其一般的普遍意義。Lyapunov主穩(wěn)定性定理就是前述事實的普遍化，它給出了漸近穩(wěn)定的充分條件。在Lyapunov第二法中，和其對時間的全導數(shù)的符號特征，提供了判斷平衡狀態(tài)處的穩(wěn)定性、漸近穩(wěn)定性或不穩(wěn)定性的準則。 Lyapunov第二法由力學經(jīng)典理論可知，對于一個振動系統(tǒng)，當系統(tǒng)總能量（正定函數(shù)）連續(xù)減?。ㄟ@意味著總能量對時間的導數(shù)為負定），直到平衡狀態(tài)時為止，則此振動系統(tǒng)是穩(wěn)定的[16] [17]。應(yīng)該指出，這些定理為線性化方法奠定了理論基礎(chǔ)，從而具有重要的理論與實際意義。3. 大范圍漸進穩(wěn)定：如果平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的，而且從狀態(tài)空間中所有的初始狀態(tài)出發(fā)的軌線都具有漸進穩(wěn)定性，則稱這種平衡狀態(tài)是大范圍漸進穩(wěn)定的。模糊控制器的設(shè)計實際是基于并行分布補償算法(PDC)的控制器設(shè)計。從上文的分析介紹可以看出，TS模糊模型的主要思想是建立一系列局部動態(tài)模型表示系統(tǒng)在每個局部區(qū)域的動態(tài)行為， 再利用隸屬度函數(shù)把這些局部模型連接起來構(gòu)造一個全局動態(tài)模型。2. TS模糊模型參數(shù)的確立 設(shè)一非線性系統(tǒng)方程為： ()則根據(jù)TS模型，對上述非線性系統(tǒng)進行模糊建模：設(shè)第i條模糊規(guī)則表示如下： ()其中：是模糊集合，是是前提變量，而且前提變量和控制變量及擾動變量無關(guān)。TS 模糊模型實際上是模糊規(guī)則及其推理的一種數(shù)學表達形式，是對模糊規(guī)則及其推理的統(tǒng)一表達。TS模糊模型不僅可以方便地進行非線性系統(tǒng)建模和非線性系統(tǒng)控制設(shè)計，而且還可以克服Mamdani模糊模型的一些固有缺點，因此吸引了國內(nèi)外眾多學者的研究興趣。模糊系統(tǒng)具有可把數(shù)學函數(shù)逼近器與過程信息相結(jié)合起來、采用規(guī)則庫以有助于人們了解系統(tǒng)和規(guī)則庫中的語言變量可以是信息的量化等一系列特點[5] [6] [7] [8]，得到了人們的廣泛重視。在這種情況下，為了能對復雜系統(tǒng)進行控制，就必須在不斷了解掌握過程控制機理的同時，結(jié)合操作經(jīng)驗，利用模糊控制規(guī)則構(gòu)成原始的人工智能專家系統(tǒng)，然后通過產(chǎn)生式學習系統(tǒng)，對照實際的過程進行不斷修改、補充和完善，從而構(gòu)成機理操作型專家系統(tǒng)。1. 基本模糊控制器 它的基本思想就是對由于難以建立系統(tǒng)精確模型而難以實施控制的系統(tǒng)，利用操作人員在實踐中積累的經(jīng)驗，形成一定的控制規(guī)則，并在實際的控制過程中利用這些規(guī)則，采取適當?shù)牟呗?，進而實現(xiàn)對被控過程的控制。與其他比較成熟的學科相比，模糊控制理論還有一些重要的理論課題沒有解決，如模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性，魯棒性等。10．李友善、魯冬辰為10T／H丁業(yè)燃煤鏈條鍋爐的熱負荷系統(tǒng)及經(jīng)濟燃燒系統(tǒng)實現(xiàn)了FUZZY控制，在負荷變動20％條件下，取得蒸汽壓力穩(wěn)定度不超過6％％1l％以及提高熱效率3％的良好控制效果。2．1983年，邵世煌、丁紀凱等對FUZZY控制器做了具體實驗，取得了較好的控制效果。幾乎所有大的美國公司都正在調(diào)查模糊技術(shù)作為高技術(shù)或換代技術(shù)的商業(yè)使用壽命。此后，模糊控制作為一種有效的控制策略受到人們的普遍關(guān)注，并有大量的研究工作相繼問世。模糊集合理論的誕生，是為處理客觀世界中存在的一類模糊性問題提供有力的工具。但是隨著科學技術(shù)和生產(chǎn)力的發(fā)展，實際的被控對象越來越復雜，主要表現(xiàn)為如下一些特征：1． 復雜性：系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)具有高維數(shù)、時變性和高度非線性，并且具有強耦合與時滯等特性；2． 不確定性：系統(tǒng)及其外部環(huán)境具有許多未知和不確定的因素，具有較大的隨機干擾；3． 信息量少：為了實現(xiàn)系統(tǒng)的精確控制，需要了解系統(tǒng)大量的信息，但實際中從系統(tǒng)對象所獲得的信息相對較少；4． 高標準的性能要求：由于系統(tǒng)復雜，導致了控制目標的多樣性和各個控制目標之間的矛盾，控制器的設(shè)計往往要綜合考慮相互矛盾的各個因素。第五章首先介紹了matlab 軟件機器內(nèi)嵌的LMI工具箱，然后通過matlab 的LMI 對系統(tǒng)進行了實例仿真驗證，并最終得到了系統(tǒng)的可行解，得出了系統(tǒng)的響應(yīng)曲線和控制曲線。本文在大量文獻研究和仿真的基礎(chǔ)之上，著重研究了非線性系統(tǒng)的模糊建模和控制問題，主要研究和創(chuàng)新點如下：本文的基本思路是利用 TS模糊模型逼近復雜非線性系統(tǒng)，然后基于此 TS模糊模型設(shè)計控制器來實現(xiàn)原非線性系統(tǒng)的控制。對連續(xù)非線性系統(tǒng)的控制進行了分析及控制器設(shè)計。日本學者Takagi和Sugeno在1985年提出的Takagi—Sugeno(TS)模糊模型，給模糊控制理論研究及應(yīng)用帶來了深遠的影響，使模糊系統(tǒng)穩(wěn)定性分析上升到新的理論高度，且有許多結(jié)果已經(jīng)應(yīng)用于實際對象中。s stability, obtains the system stable necessary and sufficient condition. Through Matlab39。在此基礎(chǔ)上，調(diào)整選取合適的模糊規(guī)則及隸屬度函數(shù)，使得模型逼近原非線性系統(tǒng)。TS模糊模型的優(yōu)點在于它充分運用了Lyapunov穩(wěn)定性理論來進行系統(tǒng)分析和控制器設(shè)計，通過對非線性系統(tǒng)進行TS模糊建模，建立起相應(yīng)的模糊TS模糊系統(tǒng)。 the latter part is determined by piece. The proposal to make such systems theory of fuzzy systems has been strengthened, and the precision of such systems can approximate an arbitrary nonlinear system.Uses the lyapunov stable principle to carry on the analysis to system39。在控制領(lǐng)域，模糊系統(tǒng)主要用來作為非線性函數(shù)的逼近工具。通過Matlab工具箱中的LMI工具箱，得到系統(tǒng)控制器的解。模糊系統(tǒng)建模、模糊控制器的分析設(shè)計以及模糊控制理論的應(yīng)用是目前模糊控制研究的熱點問題，也是未來模糊控制理論的發(fā)展方向。最終導出了模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定條件。 模糊控制理論的產(chǎn)生傳統(tǒng)控制理論在工業(yè)生產(chǎn)、軍事科學、控制技術(shù)等領(lǐng)域取得了許多成功的應(yīng)用[2]。提出了一種把邏輯規(guī)則的語言轉(zhuǎn)化為相關(guān)控制量的一種思想，從而為模糊控制的形成奠定了理論基礎(chǔ)。該公司的水泥回轉(zhuǎn)窯開始利用模糊控制自動運轉(zhuǎn)，使窯的運轉(zhuǎn)率達到80％～85％，燃料消耗減少4％～5％，質(zhì)量也有明顯的提高。在美國，模糊控制技術(shù)雖然已有了實質(zhì)進步，但是由于美國企業(yè)界的謹慎接受態(tài)度，它的發(fā)展遠不及日本迅速。進入八十年代后情況大為改觀，越來越多的科技人員注意到了模糊理論在工程上的應(yīng)用，在各方面取得了一系列可喜的應(yīng)用成果，其中主要有：1．1980年，李寶綬、劉志俊用數(shù)字仿真的方法，研究了典型FUZZY控制器的性能，與常規(guī)PI控制器進行比較，得出FUZZY控制器具有階躍響應(yīng)速度快、調(diào)整時間短以及對參數(shù)變化不敏感等重要結(jié)論。9．田成方、王學慧在鎢冶煉裝置九管還原爐上采用FUZZY控制器實現(xiàn)了自動控溫，取得了滿意的控制效果。世界最大的工程師協(xié)會IEEE從1992年起每年舉辦一屆模糊系統(tǒng)年會，并于1993年創(chuàng)辦IEEE模糊系統(tǒng)會刊。 模糊控制的研究成果模糊控制大致可以分為三個階段[4]。3. 智能模糊控制與基本模糊控制器相比，雖然自組織、自學習模糊控制器能解決一些問題，但是在自組織模糊控制器中，依舊是按照人的意志，憑借實踐經(jīng)驗，實現(xiàn)充分的劃分，使之在允許范圍內(nèi)進行調(diào)整，因此它的控制能力有限。因而模糊建模被視為是解決非線性復雜系統(tǒng)的可行的方法。值得注意的是，當后件部分為單點模糊數(shù)時，TS模糊模型可認為是Mamdani模糊模型的一種特例。因為 TS 模糊系統(tǒng)把模糊邏輯理論與線性系統(tǒng)或非線性系統(tǒng)的嚴格數(shù)學理論聯(lián)系在一起，從而 TS 模糊系統(tǒng)受到廣泛地關(guān)注。模糊系統(tǒng)的第條規(guī)則的模糊狀態(tài)方程模型可表示為： 其中：是第條模糊規(guī)則，是前提變量，是模糊集合。1996年，Tanakaketa1在文獻田中提出的并行分布補償法(Parallel Distributed Compensation)，對每一個線性系統(tǒng)設(shè)計一個局部的線性狀態(tài)反饋控制器，可以采用極點配置設(shè)計方法或線性二次型最優(yōu)控制器的設(shè)計方法。這種控制器設(shè)計方法被稱作并行分布補償算法PDC 。2. 漸進穩(wěn)定： 如果平衡狀態(tài)是穩(wěn)定的，而且當無線增長時，軌線不超過最大幅值，而且最終收斂于，則稱這種平衡狀態(tài)漸進穩(wěn)定?，F(xiàn)在我們把問題的范圍縮小，只考慮的穩(wěn)定性問題，并提出在什么條件下，可用線性化系統(tǒng)代替原非線性系統(tǒng)？Lyapunov證明了三個定理，給出了明確的結(jié)論。但對臨界情況，則必需考慮高階導數(shù)項。如果在Lyapunov函數(shù)中不含t,則用或表示。這意味著，狀態(tài)空間的原點是漸近穩(wěn)定的。對于線性系統(tǒng)，如果存在漸近穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，則它必定是大范圍漸近穩(wěn)定的。關(guān)于不穩(wěn)定性如果系統(tǒng)平衡狀態(tài)是不穩(wěn)定的，則存在純量函數(shù)，可用其確定平衡狀態(tài)的不穩(wěn)定性。模糊模型設(shè)計等。定理7：閉環(huán)系統(tǒng)在所設(shè)計控制器下漸近穩(wěn)定的充分必要條件是：存在正定對稱矩陣矩陣，滿足下面的矩陣不等式： ， ()證明：選取李亞普諾夫函數(shù) ()沿著系統(tǒng)的解，的微分可表示為： ()由定理7可知： ()根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性定理可以得出，閉環(huán)系統(tǒng)在所設(shè)計的狀態(tài)反饋控制器下是漸近穩(wěn)定。正因為它是一個開放的環(huán)境，已經(jīng)成為國際控制界廣泛使用的語言之一。MATLAB的優(yōu)勢有以下幾個方面：(1) 友好的工作平臺和編程環(huán)境MATLAB由一系列工具組成。新版本的MATLAB語言是基于最為流行的C＋＋語言基礎(chǔ)上的，因此語法特征與C＋＋語言極為相似，而且更加簡單，更加符合科技人員對數(shù)學表達式的書寫格式。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最基本的函數(shù)到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復雜函數(shù)。(5) 應(yīng)用廣泛的模塊集合工具箱MATLAB對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強大的模塊集和工具箱。(7) 應(yīng)用軟件開發(fā)（包括用戶界面）在開發(fā)環(huán)境中，使用戶更方便地控制多個文件和圖形窗口；在編程方面支持了函數(shù)嵌套，有條件中斷等；在圖形化方面，有了更強大的圖形標注和處理功能，包括對性對起連接注釋等；在輸入輸出方面，可以直接向Excel和HDF5進行連接。一個線性矩陣不等式問題一旦確定，就可以通過調(diào)用適當?shù)木€性矩陣不等式求解器來對這個問題進行數(shù)值求解。 這個凸優(yōu)化問題的全局最優(yōu)值用 tmin 表示，作為求解器 feasp輸出的第一個分量。A2=[ 0。M2=lmivar(2,[1,2])。)。)。lmiterm([4 1 1 M2],B2,1)。對于系統(tǒng)存在被控對象數(shù)學模型未知，或具有較強的非線性，或非線性時變，或非線性時滯等情況時，模糊控制方法更表現(xiàn)出比傳統(tǒng)控制方法不可比擬的優(yōu)越性。盡管模糊邏輯控制在工業(yè)系統(tǒng)控制中獲