严格反馈不确定非线性切换系统的模糊自适应控制

For a class of single-input and single-output uncertain nonlinear strict-feedback switched systems, multi-input and multi-output uncertain nonlinear strict-feedback switched systems and uncertain interconnected strict- feedback switched systems, by combining fuzzy adaptive control theory, nonlinear switched control theory and robust control theory, this project will study fuzzy adaptive state feedback and output feedback control schemes in both cases of the states being measurable and unmeasurable. On the basis of the above results, some fuzzy adaptive state feedback control and output feedback robust control schemes will be developed, which have the ability to compensate for the unmodeled dynamics or nonsmooth input nonlinearities. Finally, the stability and robust issues of the corresponding control systems will be studied. Therefore, this project can provide new design methods for nonlinear switched systems and has important theoretical values for developing fuzzy adaptive control theory.

本项目针对严格反馈的单输入单输出、多输入多输出和互联不确定非线性切换系统，在系统的状态可测与不可测、存在未建模动态或非光滑输入环节等情况下，结合模糊自适应控制理论、非线性切换控制理论和鲁棒控制理论，分别研究模糊自适应状态反馈控制设计方法；模糊自适应输出反馈控制设计方法；具有补偿或抑制未建模动态、非光滑输入环节的模糊自适应状态反馈及输出反馈控制设计方法；解决与之相应的切换控制系统的稳定性和鲁棒性等理论问题。本项目的研究将为非线性切换系统提供新的设计方法和途径，对进一步发展模糊自适应控制具有重要的理论意义和学术价值。

该项目针对单输入单输出不确定非线性切换系统、多输入多输出不确定非线性切换系统和互联不确定非线性切换大系统，考虑系统存在未建模动态或非光滑输入环节等情况下，应用模糊逻辑系统或神经网络对不确定非线性切换系统进行建模或辨识，在此基础上，分别提出了模糊自适应状态反馈控制器和切换律的设计方法以及具有抑制未建模动态或非光滑输入环节的鲁棒模糊自适应状态反馈控制器和切换律的设计方法；当考虑上述系统状态不可测情形下，研究了切换模糊状态观测器和模糊滤波观测器的设计方法，基于所建立的切换模糊状态观测器，应用backstepping设计、切换控制理论和鲁棒控制等方法和理论，分别提出了模糊自适应输出控制器和切换律的设计方法，以及具有抑制未建模动态和非光滑输入环节的鲁棒模糊自适应输出控制器和切换律的设计方法；给出了以上各种模糊闭环系统的稳定性和收敛性证明方法及计算机仿真验证。.本项目研究的成果在IEEE汇刊：《IEEE Transactions on Cybernetics》、《IEEE Transactions on Fuzzy systems》、《IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems》、《IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics：systems 》和《Automatica》上发表论文35篇； 在《Fuzzy Sets and Systems》、《Information Sciences》、《IET Control Theory & Applications》、《International Journal of Systems Science》、 《Nonlinear Analysis: Hybrid Systems》等国际杂志上发表学术论文49篇，在国际会议及国内重要杂志上发表12篇, 部分成果获得了国家教育部自然科学奖二等奖。