不确定非线性纯反馈系统的模糊自适应输出反馈控制

For a class of single-input and single-output(SISO)pure-feedback uncertain nonlinear systems with unmeasured states,multi-input and multi-output(MIMO) pure-feedback uncertain nonlinear systems with unmeasured states, and the corresponding those uncertain nonlinear systems with dead-zone or hysteresis, this project will utilize the theory of fuzzy systems to model and learn the nonlinear uncertainties. On the basis of the fuzzy modeling or learning, this project will study some fuzzy state observers and filters design methods. Based on the proposed fuzzy state observer and filters,and combining the backstepping design technique, fuzzy adaptive control design methods,small-gain theorem,dynamics surface control technique and robust control theory, some observer-based fuzzy adaptive output feedback control schemes and algorithms will be developed. By using the Lyapunov function theory, the stability of the closed-loop systems and the related convergence will be studied. The results proposed by this project can further develop and improve the theory on fuzzy nonliner adaptive control,and also provide the new fuzzy control approaches and theoretic basis for dealing with some complex industrial processes.

针对一类状态不可测的不确定单输入单输出、多输入多输出纯反馈非线性系统以及相应的含有死区和回滞输入的纯反馈非线性系统，应用模糊系统理论对非线性系统进行建模或学习，研究模糊状态观测器和模糊滤波器的设计方法；应用所提出的模糊状态观测器和模糊滤波器，并结合自适应反步递推设计技术、模糊自适应控制设计方法、小增益定理、动态面控制技术和鲁棒控制理论，研究模糊自适应输出反馈控制设计策略和方法；基于李雅普诺夫稳定理论，研究闭环系统的稳定性、收敛性等理论问题，获得高水平的理论研究成果。该项目的研究对促进和发展非线性模糊自适应控制理论有着重要的理论意义和科学价值，为研究复杂工业过程的控制提供新的方法和理论依据。

该项目针对状态不可测的单输入单输出、多输入多输出纯反馈非线性不确定系统，以及带有死区和回滞的状态不可测的单输入单输出、多输入多输出纯反馈非线性不确定系统，应用模糊逻辑系统对纯反馈系统进行辨识，研究了模糊状态观测器的设计问题，提出了模糊状态观测器、模糊滤波观测器的设计方法；基于所建立的模糊状态观测器，应用反步递推设计、输出反馈控制设计和自适应控制设计方法及理论，分别提出了模糊自适应输出反馈控制和模糊自适应鲁棒输出反馈控制方法；在此基础上，通过引入动态面控制设计技术，针对上述系统提出了几种减少计算复杂度的模糊自适应输出反馈控制方法；给出了以上各种模糊闭环系统的稳定性和收敛性证明及计算机仿真验证。.本项目研究的成果在《IEEE Transactions on Fuzzy systems》、《IEEE Transactions on Cybernetics》、《Fuzzy Sets and Systems 》、《Information Sciences》、《International Journal of Robust nonlinear control》、《IET Control Theory & Applications》、《International Journal of Systems Science》、 《International Journal of Adaptive Control and Signal Processing》、《International Journal of Fuzzy Systems》等国际期刊上发表学术论文34篇，在国际和国内会议上发表论文10篇, 部分成果获得了教育部自然科学奖二等奖(已公示，待授奖)。