一类随机非线性系统模糊自适应控制方法研究

This project will utilize fuzzy system theory, adaptive backstepping technology, stochastic small-gain theorem and robust control theory to investigate the problem of analysis and control design for stochastic nonlinear systems and develop fuzzy control theory and design method. The main considered problems are as follows: 1. For a class of stochastic nonlinear systems with no lower triangular structure, we firstly investigate the conditions and methods for separation of variables to the system function, then provide new ideas and methods for dealing with the problems of output tracking and disturbance decoupling based on adaptive fuzzy control apprach; 2. We focus on the problem of adaptive fuzzy control for stochastic nonlinear systems with input dead zone (or saturation), and manage to design a novel adaptive fuzzy control scheme while the parameters of dead zone (or saturation) are unknown. Success of this project will have important academic value to the development of adaptive fuzzy control theory for stochastic nonlinear systems, and provide theoretical basis and design method for the control problems in practical engineering.

本项目旨在应用模糊系统理论，结合自适应反步递推(Backstepping)技术、随机小增益定理和鲁棒控制理论，研究随机非线性系统的分析与控制问题，发展模糊控制理论和设计方法。主要研究下述问题：1.针对一类不具有下三角结构的随机非线性系统，寻找系统函数可实施变量分离的条件和方法，进而利用自适应模糊控制技术为解决该类系统的输出跟踪、扰动解藕等控制问题提供新的思路和方法；2.研究含有输入死区(或饱和)的随机非线性系统的自适应模糊控制问题，在死区（或饱和）参数未知的条件下，尝试设计出新的自适应模糊控制方案。该项目的成功研究对发展随机非线性系统自适应模糊控制理论具有重要的学术价值，为研究实际工程中的控制问题提供理论依据和设计方法。

该项目针对复杂不确定非线性动态系统，根据模糊逻辑系统或神经网络的逼近性质，建立基于近似逼近的控制系统模型，研究闭环控制系统的分析与设计问题，提出一套较为完备的基于近似逼近的控制综合方法，获得了一些较高水平的理论研究成果。主要的研究内容包括：1) 针对控制系统不具有下三角结构，研究了系统全状态函数变量分离的条件和方法，利用自适应控制、反步递推技术结合模糊逻辑系统或神经网络的逼近性质，系统地研究了非下三角结构随机非线性（时滞）系统的，以及强关联随机非线性系统的控制问题。2) 首次针对具有输入回滞（或死区）特性的非下三角随机非线性系统，提出了不依赖输入非线性参数信息的神经网络自适应状态反馈跟踪控制器的设计方案，并基于Lyapunov稳定理论研究了系统的稳定性和收敛性问题。同时，针对具有输入饱和非线性的多输入多输出复杂非线性系统，以及具有执行器故障的非下三角非线性系统分别提出了有效的状态反馈控制方案，解决了相应系统的输出跟踪控制问题。3) 针对带有不确定的遥操作系统和机器人手指动态系统，提出了基于近似逼近的控制器的设计方案，解决了遥操作机器人系统的同步控制问题和手指动态系统的跟踪控制问题。4)所有的控制方法进行了计算机仿真研究。在本项目实施过程中，项目组在IEEE Transactions on Fuzzy Systems、IEEE Transactions on Cybernetics、IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems、IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems 等国际SCI期刊与国内外会议上发表论文(含录用) 42篇，其中在IEEE汇刊上发表论文12篇(长文12篇)，其它SCI期刊(如Fuzzy Sets and Systems，Information Sciences，IET Control Theory & Application，International Journal of Control)论文22篇，EI收录的期刊及国内外会议论文8篇。