网络通讯约束下T-S模糊系统输出调节问题研究

Due to the widely rapid application of the network communication to many fields including traffic control, industrial process control, aeronautics and astronautics, much attention has been paid to the control problems of the nonlinear systems with network communication constraints. However, the output regulation problem, as a fundamental issue of the control systems, has gained very few research outcomes. The previously studied traditional output regulation approach was derived based on a system without network, and therefore, it is not effective anymore when the network communication constraints are introduced in the nonlinear closed loop which produces a much more complex system. .Based on the mentioned case, this project proposes to solve the output regulation problem of nonlinear systems with network communication constraints based on the T-S fuzzy system framework. Specifically, the output regulation problems of T-S fuzzy systems with network communication constraints including the transmission delay and data packages missing. Based on the obtained results, a finite time contact force regulator will be designed for the nonlinear pantograph/catenary system with noisy measurements. The project aims to contribute to the research of network based systems and fuzzy systems, and has practical meanings of the development of the pantograph active control systems in the country.

随着网络通讯在交通控制、工业过程控制及航空、航天等众多领域迅速普及，针对网络通讯约束的非线性系统的控制问题得到了广泛关注。然而控制系统的基础研究问题——输出调节问题的研究结果却极为匮乏。这是由于传统输出调节方法是基于无网系统得到的，刻画了通讯约束的非线性闭环系统模型变得极为复杂，导致传统方法不再适用。.针对这一问题，本项目提出基于T-S模糊模型研究网络通讯约束下非线性系统的输出调节问题。开展在传输时滞、数据包丢失等通信约束下T-S模糊系统输出调节研究工作。结合理论成果，开展非线性受电弓/接触网在受到噪声污染时的接触压力调节工作。本项目的研究对网络化系统和模糊系统具有重要的科学意义，对我国受电弓主动控制系统的自主研发也有着重要的实际意义。

多自主体分组工作的方式在很多新兴领域有应用背景，如多机器人，无线传感器网络等。例如在多机器人中，总体任务被分解为若干子任务，这些子任务再分配给以组为单位的机器人协同完成。特别是在救灾或运输等场合，不同组的机器人需要到达不同的地点，其期望轨迹和外部扰动由于目的地不同也是不同的。..本项目根据国内外研究新发展及项目研究情况对研究目标和研究内容进行了必要的调整。研究目标变更为：提出一个行之有效的基于群划分的多自主体分布式输出调节问题解决方案，借鉴此方案中的理论研究方法，给出高速列车在任意网络通讯拓扑下分布式巡航控制策略设计方法。具体地，考虑不同群的自主体具有不同外部信号及自主体间通讯拓扑为任意结构时，设计了分布式反馈控制律，使不同群中的自主体指数收敛到不同的参考轨迹，同时渐近抑制不同的外部干扰。此外，研究了高速列车的分布式巡航控制问题，分别包括单个高速列车和多个高速列车的分布式巡航控制。基于单个高速列车多质点模型，解决了单个高速列车巡航控制问题，给出了分布式巡航控制器设计方法。该控制器保证所有的车厢都收敛到期望速度，且车厢间保持给定的安全距离。进而，给出了多个列车多质点模型。在此基础上，基于提出的群划分的多自主体分布式控制思想，设计了针对多个高速列车的分布式巡航控制策略，保证各高速列车按指定的期望速度运行，且车车之间、车厢与车厢之间均保持给定的安全距离。..所提出的理论条件与已有研究结果相比，更具有一般性。同时提出的高速列车分布式控制方法与已有中心控制机制相比，具有适应性强、计算量少、不需要全局信息及容错性等优势。