Một hàm xấp xỉ mới được xây dựng bằng cách tổ hợp
một hệ logic mờ với khai triển chuỗi Fourier nhằm mô hình
hóa một hệ các hàm nhiễu tuần hoàn chưa biết. Sau đó, một
phương án về hệ thống điều khiển bám cuốn chiếu thích nghi
được phát triển, khi mà phương pháp kiểm soát động lực bề
mặt được sử dụng để giải bài toán “sự bùng nổ của số phức”
trong phương pháp thiết kế cuốn chiếu, và hàm tích phân
Lyapunov phụ thuộc độc lập vào thời gian được sử dụng để
phân tích sự ổn định của hệ chu trình khép kín. Dạng bán cầu
tối ưu bao ngoài tất cả các tín hiệu lặp khép kín được đảm bảo,
và độ lệch chuẩn tương đối được chứng minh hội tụ về một lân
cận nhỏ của giá trị gốc. Hai ví dụ mô phỏng được đưa ra sẽ
minh họa hiệu quả của phương án điều khiển được thiết kế
trong bài báo này
13 trang |
Chia sẻ: hoang10 | Lượt xem: 552 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Điều khiển mờ sử dụng phương pháp cuốn chiếu thích nghi cho hệ phi tuyến có tham số với nhiễu tuần hoàn, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐIỀU KHIỂN MỜ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CUỐN CHIẾU THÍCH NGHI CHO HỆ PHI TUYẾN CÓ THAM SỐ VỚI NHIỄU TUẦN HOÀN.
1
Tóm tắt: Một hàm xấp xỉ mới được xây dựng bằng cách tổ hợp
một hệ logic mờ với khai triển chuỗi Fourier nhằm mô hình
hóa một hệ các hàm nhiễu tuần hoàn chưa biết. Sau đó, một
phương án về hệ thống điều khiển bám cuốn chiếu thích nghi
được phát triển, khi mà phương pháp kiểm soát động lực bề
mặt được sử dụng để giải bài toán “sự bùng nổ của số phức”
trong phương pháp thiết kế cuốn chiếu, và hàm tích phân
Lyapunov phụ thuộc độc lập vào thời gian được sử dụng để
phân tích sự ổn định của hệ chu trình khép kín. Dạng bán cầu
tối ưu bao ngoài tất cả các tín hiệu lặp khép kín được đảm bảo,
và độ lệch chuẩn tương đối được chứng minh hội tụ về một lân
cận nhỏ của giá trị gốc. Hai ví dụ mô phỏng được đưa ra sẽ
minh họa hiệu quả của phương án điều khiển được thiết kế
trong bài báo này.
Thuật ngữ sử dụng: Kiểm soát động lực bề mặt (DSC), khai
triển chuỗi Fourier (FSE), hệ thống logic mờ (FLS), tích phân
Lyapunov (ILF), hệ phi tuyến có tham số, nhiễu tuần hoàn.
I. GIỚI THIỆU
Khoảng 2 thập kỉ trở lại đây, đã có nhiều tiến bộ trong nghiên
cứu lĩnh vực điều khiển mờ. Bài báo nghiên cứu về phân tích
và thiết kế hệ thống điều khiển mờ có thể tìm thấy trong [1].
Đặc biệt, gần đây, kỹ thuật cuốn chiếu thích nghi đã được sử
dụng kết hợp với hệ thống logic mờ (FLS) để phát triển cái gọi
là phương pháp cuốn chiếu thích nghi trong điều khiển mờ
(ABFC), thứ đặc biệt hữu ích để để giải quyết bài toán điều
khiển hệ thống có cấu trúc tam giác thấp với các ẩn và hệ
phương trình bất đối xứng. Thực tế, ý tưởng cơ bản của ABFC
là đồng nhất thành điều khiển mạng nơ-ron cuốn chiếu thích
nghi (ABNNC) nghĩa là sử dụng xấp xỉ để ước lượng độ bất
đối xứng và bất định xuất hiện trong hệ thống hoặc bộ điều
khiển trực tuyến. Tuy nhiên, so sánh với các mạng nơ-ron NNs,
lợi thế chính của FLS là nó có thể kết hợp kinh nghiệm và hiểu
biết của người thiết kế hoặc chuyên gia. Những kinh nghiệm và
sự hiểu biết này có thể khởi đầu việc ước lượng qua tham số
nhằm khiến chúng gần với giá trị tối ưu nhất, điều rất quan
trọng để cải thiện hiệu suất điều khiển tức thời, đặc biệt là giai
đoạn quá độ của quá trình điều khiển. Do đó, bài báo này sẽ tập
trung vào ABFC. ABFC được đưa ra lần đầu tiên trong [8] giải
quyết bài toán bám trong lớp các hệ thống phản hồi hoàn toàn
với hiệu suất bám H∞ và sau đó đã được áp dụng cho nhiều hệ
thống phản hồi hoàn toàn nói chung [9] và hệ thống phản hồi
đầu ra nói riêng [10]. Chen và Liu [11] đã phát biểu về vấn đề
xấp xỉ những nhiễu loạn mờ, tách riêng ra khỏi vấn đề hệ phi
tuyến đa kênh (MIMO - multi-input-multi-output) bằng
phương pháp cuốn chiếu. Yang [14] và Ho [15] đã giới thiệu
một số phương án ABFC gián tiếp bằng cách phối hợp kĩ thuật
cuốn chiếu với khuếch đại nhỏ, với bộ điều khiển chứa ít tham
số thích nghi hơn. Gần đây, phương pháp ABFC trực tiếp đã
được đề xuất bằng cách phối hợp tích phân Lyapunov cải tiến
(ILF) và kĩ thuật cuốn chiếu [16], và phương pháp ABFC có
thể mở rộng ra nữa tới những hệ thống thời gian trễ [17], [18]
và hệ MIMO [19]. Gần hơn nữa, Chen và Zhang [36] đã đề
xuất phương pháp ABFC ổn định tổng thể đối với lớp các hệ
phản hồi đầu ra phi tuyến với tín hiệu thu được có tần số cao
chưa biết. Tuy nhiên, trong các phương pháp ABFC, FLS
thường được sử dụng để xấp xỉ những hàm hệ thống chưa biết
chỉ phụ thuộc vào trạng thái của hệ hoặc đầu ra. Với những
nhiễu phi tuyến không xác định xuất hiện trong các hàm hệ
thống chưa biết, các phương pháp ABFC đang sử dụng đều vô
tác dụng vì trong thực tế thì nhiễu có thể phá hủy tất cả thuộc
tính xấp xỉ của FLS.
Trên cơ sở những thảo luận ở trên, bài báo này sẽ nghiên cứu tỉ
mỉ vấn đề điều khiển bám của lớp các hệ thống phản hồi hoàn
toàn trong đó những tín hiệu nhiễu phi tuyến tuần hoàn phụ
thuộc thời gian không xác định xuất hiện trong những hàm hệ
thống chưa biết. Động lực của hệ thống được miêu tả bởi dạng
chính tắc có thể được kiểm soát dưới đây:
⎩
⎨
⎧
̇ = ̅ , ( ) + ̅ , ( )
= 1, , − 1
̇ = ̅ , ( ) + ̅ , ( )
=
(1)
Với ̅ = [[ ̇ , , ]
∈ (1 ≤ ≤ ); = ̅ ∈
, ∈
, à ∈ là véc tơ trạng thái của hệ thống, đầu ra, và điều
khiển đầu vào; ( ):[0, +∞) →
(1 ≤ ≤ ) là ẩn, với
nhiễu thay đổi theo thời gian với chu kì đã biết và thứ
nguyên , tức là ( + ) = ( ); và :
→ và
:
→ (1 ≤ ≤ ) là hàm trơn chưa biết.
So sánh với những công việc đã tồn tại trong lĩnh vực ABFC
[8]-[19], đặc tính chính của hệ (1) là nhiễu tuần hoàn không
xác định ( ) xuất hiện trong các hàm hệ thống chưa biết
dưới dạng phi tuyến. Đó cũng là khó khăn chính và sẽ được
giải quyết trong bài báo này. Tuy nhiên, tại sao chúng ta chỉ
quan tâm đến nhiễu tuần hoàn thay đổi theo thời gian thay vì
những thứ khác? Lí do chính nằm ở những điểm sau:
1) Như đã đề cập ở [20], nhiễu tuần hoàn thường tồn tại
trong rất nhiều hệ thống máy móc điều khiển như rô bốt công
nghiệp, máy móc điều khiển số hoặc nhiễu phụ thuộc vào tần
số của nguồn cung cấp. Gần đây, Tomizuka [21] đã đưa ra một
số vấn đề cơ bản và những thách thức mới trong việc giải quyết
nhiễu tuần hoàn và ứng dụng trong những hệ máy móc. Thêm
nữa, thực tế một số hệ vật lý có thể được mô tả bởi những mô
hình (1) [14], [22].
2) Về mặt lí thuyết, quả là vô cùng khó để tìm một phương
pháp thích hợp để giải quyết bài toán bám của hệ (1) với những
nhiễu phi tuyến có tham số, thay đổi theo thời gian nói chung.
Như đã trình bày ở [23] một cách thực tế là bước đầu phân loại
nhiễu nói chung thành các tập con,, nhiễu tuần hoàn so với
không tuần hoàn, tiếp đó tìm kiếm một phương pháp thích hợp
và khả thi cho mỗi phân lớp.
3) Thực tế, nhiều kết quả trong loại bỏ hoặc ước lượng
nhiễu tuần hoàn (có thể có tham số) đã được đưa ra rộng rãi (có
thể tham khảo [20]-[28]), cho nên nhiễu tuần hoàn được đưa
vào hệ thống đã được kiểm soát chỉ là tuyến tính thay vì phi
tuyến.
Cũng cần nhấn mạnh rằng nhiễu tuần hoàn nói chung đã được
phân loại thành 2 tập con: nhiễu tuần hoàn phụ thuộc trạng thái
và nhiễu phụ thuộc thời gian. Loại đầu tiên thường xuyên xuất
hiện trong các hệ máy móc gây bởi sự dao động nội tại của
máy móc như hệ quay động lực [29], và một số loại nhiễu có
thể được biểu thị bởi ( ) thỏa mãn ( + ) = ( ) với
> 0 là chu kì, và x là thông số trạng thái của hệ thống. Loại
thứ hai thường tồn tại trong một vài hệ vật lí bởi vì chịu tác
động bên ngoài, như dao động Van de Pol [22] và mô hình điều
khiển Brusselator [14], và nó có thể biểu thì bởi ( ) thỏa mãn
( + ) = ( ). Trong hệ thống (1), nếu ( ) phụ thuộc
thông số trạng thái, ( ) = ( ̅ ), và hàm chưa biết
( ̅ , ( )) và ( ̅ , ( )) trở thành hàm chỉ phụ thuộc vào
trạng thái của hệ ̅ ví dụ ( ̅ , ( ) = ( ̅ ) và
( ̅ , ( )) = ( ̅ ). Trong trường hợp này, một vài cách
tiếp cận ABFC đã tồn tại [8]-[19] có thể được áp dụng trực tiếp
ĐIỀU KHIỂN MỜ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CUỐN CHIẾU THÍCH NGHI CHO HỆ PHI TUYẾN CÓ THAM SỐ VỚI NHIỄU TUẦN HOÀN.
2
để giải quyết vấn đề điều khiển của hệ (1). Do đó, trong bài báo
này, chúng tôi sẽ nhấn mạnh đến nhiễu tuần hoàn phụ thuộc
thời gian.
Từ những vấn đề đã thảo luận ở trên, có thể thấy rằng vấn đề
bám của hệ (1) có vai trò quan trọng cả trong lí thuyết và thực
hành. Trở ngại chính là làm cách nào để giải quyết với hàm hệ
thống chưa biết bị ảnh hưởng bởi nhiễu tuần hoàn ở dạng phi
tuyến. Để vượt qua trở ngại này, trong bài nghiên cứu trước,
chúng tôi đã đề cập đến 2 phương pháp xấp xỉ mới bằng cách
kết hợp khai triển chuỗi Fourier (FSE) và NNs [30]; tiếp đó, cả
hai được dùng cho ABNNC trong [31] và [32], theo thứ tự định
sẵn. Tuy nhiên, thật tốt khi biết rằng NNs không thể tận dụng
một vài kinh nghiệm và hiểu biết từ người thiết kế và chuyên
gia, nhưng FLS có thể. Do đó, trong bài báo này, chúng tôi
phối hợp FSE với FLS để thành lập phương pháp xấp xỉ cơ bản
FSE-FLS mới để mô hình hóa một cách thích hợp từng nhiễu
ngẫu nhiên, nơi FSE thường được dùng để ước lượng nhiễu
thay đổi theo thời gian, và tiếp đó, ước lượng giá trị xa hơn nữa
như dữ liệu đầu vào FLS để xấp xỉ hàm hệ thống với nhiễu
chưa biết, cái mà khác với tất cả những xấp xỉ mờ đã tồn tại, đã
được giao phó chỉ cho mô hình hàm nhiễu độc lập [8]-[19].
Thuận lợi chính của xấp xỉ cơ bản FSE-FLS là nó có khả năng
rất tốt để bù đắp cho nhiễu tuần hoàn phi tuyến tham số hóa bới
vì sự giới thiệu của FSE. Hơn nữa, trên cơ sở đề xuất xấp xỉ cơ
bản FSE-FLS, chúng tôi phát triển đề án bán cầu ABFC ổn
định sử dụng phương pháp điều khiển động lực bề mặt (DSC)
và kĩ thuật ILF, nơi phương pháp DSC được sử dụng để giải
quyết vấn đề” sự bùng nổ phức tạp” trong thủ tục thiết kế cuốn
chiếu, và một ILF thay đổi theo thời gian và phụ thuộc tham số
được dùng để phân tích sự ổn định của những hệ thống chu
trình đóng.
Phần còn lại của bài báo này là sự sắp xếp lại những phần trên.
Phần II đưa ra một cách sơ bộ, phát biểu bài toán, và xấp xỉ cơ
bản FSE-FLS. Trong phần III, chúng tôi giới thiệu thủ tục thiết
kế của thuật toán ABFC. Phần IV đưa ra phân tích sự ổn định
của hệ thống chu trình đóng và là kết quả chính của bài báo
này. Trong phần V, hai ví dụ mô phỏng được đưa ra để minh
họa tính hiệu quả của đề án điều khiển đã được đề xuất. Trong
phần VI, chúng tôi kết thúc công việc của bài báo này.
II. MỞ ĐẦU, CÔNG THỨC VẤN ĐỀ, VÀ KHAI TRIỂN
CHUỖI FOURIER LOGIC MỜ, XẤP XỈ CƠ BẢN CỦA
HỆ THỐNG
A. Mở đầu
Những kí hiệu sau sẽ được sử dụng xuyên suốt cả bài báo này.
biểu thị ma trận đơn vị cấp m. Tr(∙) là toán tử vết (của ma
trận). biểu thị hoán vị của ma trận A. ||∙|| biểu thị chuẩn
Euclidean của ma trận, ||B|| biểu thị chuẩn Frobeniusđể
cho ma trận B= ,
× , ||B|| = {
}, và | | =
∑ | |
với = [ , , , ]
∈ và ( ) và ( )
lần lượt biểu thị giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của hình vuông ma
trận C.
Định nghĩa 1 [35]: véc tơ phụ thuộc tham số ( ) bị chặn đều,
nếu với tập con Ω compact bất kì thuộc và tất cả ( ) ∈ Ω,
tồn tại một ε> 0 và một số T(ε, ( )) sao cho ‖ ( )‖ < ε với
mọi t ≥ + .
Bổ đề 1 [33]: chúng ta giả sử rằng hàm ( ) ≥ 0 là hàm khác
biệt định nghĩa với t ≥ 0. Nếu ̇( ) ≤ − ( ) + với và
là các hằng số đã xác định
( ) ≤ ( (0) −
) +
.
Bây giờ, chúng tôi giới thiệu một FLS bao gồm hệ tĩnh ánh xạ
từ U ⊂ đến . Quy tắc mờ if-then được viết như sau:
( ): à
à. à à
, à
Khi
và lần lượt là thành phần mờ của hàm
( ) và
( ) FLS với giá trị trung bình trung tâm, kết luận rằng, một
giá trị mờ riêng lẻ được định nghĩa như sau:
Khi m là số quy tắc mờ, x= [ , , , ]
và là điểm tại
đó (
). Trong (2), thành phần mờ của hàm
( ) thường được lựa chọn là hàm Guassian với công thức
sau:
Khi
và
lần lượt biểu thị trung tâm và bề rộng của
( ).
Nếu chúng ta xem ,
và
là tham số biến thiên, thành
phần mờ của hàm
( ) có thể được viết cách khác như sau:
Khi
=
, −
/
là véc tơ tham số chưa biết và =
[ , 1]
là véc tơ giá trị của hàm chưa biết. Biểu thức (2) cũng
có thể viết lại là:
Khi W=[ , , , ] là véc tơ của tham số biến thiên;
= [ , 1] là véc tơ giá trị hàm số; = [ , , , ] là
ma trận của tham số biến thiên với
và
là véc tơ giá trị hàm số với (
) được định nghĩa là
Bổ đề sau sẽ chỉ rõ thuộc tính xấp xỉ chung của FLS (2) hoặc
(3).
Bổ đề 2 [7]: đối với hàm thực liên tục bất kì ( ) trong tập
compact ⊂ và ′ > 0 tùy ý, tồn tại một FLS ( ) có dạng
(3) thỏa mãn
ĐIỀU KHIỂN MỜ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CUỐN CHIẾU THÍCH NGHI CHO HỆ PHI TUYẾN CÓ THAM SỐ VỚI NHIỄU TUẦN HOÀN.
3
∈ | ( ) − ( ) | <
Chú ý 1: bổ đề 2 có nghĩa là với lân cận nhỏ tùy ý, phải
tồn tại một tham số thích hợp của FLS(3), với điểm chính giữa
, bề rộng
, số quy tắc mờ l, sao cho ∈ | ( ) −
( )| < . Nó cũng nhấn mạnh rằng nếu số quy tắc mờ l cố
định, sai số xấp xỉ không thể được tạo ra một cách nhỏ tùy ý
băng cách điều chỉnh
và
. Để giảm sai số xấp xỉ, chúng ta
vẫn phải dùng các quy tắc mờ nhiều nhất có thể. Tăng l rất hữu
ích để giảm sai số xấp xỉ, điều này rất giống với NNS [35].
B. Bài toán:
Đối tượng điều khiển của bài báo này đã được công thức hóa
như sau. Để đưa ra một tín hiệu mẫu ( ), ta tìm luật điều
khiển động lực thích nghi theo dạng sau
Khi ˆ thường biểu thị tín hiệu lọc và ước lượng của tham số
chưa biết, ví dụ như, trong khi duy trì tất cả các tín hiệu chu
trình SGUUB, sai số đầu ra ( ) − ( ) thỏa mãn
khi là hằng số, có thể chọn nhỏ tùy ý.
Giả định sau trong hệ (1) thường được dùng để mô tả sớm đối
tượng điều khiển
Giả định 1: kí hiệu ( , ( )), = 1, , đã biết, tồn tại
hằng số > 0 và đã biết hàm trơn sao cho
Giả định 2: tín hiệu mẫu ( ), cũng như ̇( ) và ̈ ( ) là liên
tục và bị chặn.
Chú ý 2: giả định 1 có thể dùng rộng rãi trong xấp xỉ cơ bản
điều khiển cuốn chiếu thích nghi ( xem [3] và [23]). Giả định
này muốn nói rằng hàm trơn luôn dương hoặc
luôn âm. Không mất tính tổng quát, giả sử
0 < < ( , ( ) < ( )
Giả định 2 là tiêu chuẩn trong thiết kế DSC [4]. Cũng nên nói
rằng hàm. sẽ được sử dụng để phân tích sự ổn định của thiết
kế DSC chứ không phải dánh cho thiết kế điều khiển.
C. Khai triển chuỗi fourier xấp xỉ cơ bản hệ logic mờ
Trong bài báo này, trở ngại thiết kế chính là không biết nhiễu
tuần hoàn ( ) không thể được sử dụng ở đầu vào của FLS.
Chúng ta sẽ xét tính chất tuần hoàn của ( ) Trước hết, chúng
ta dùng FSE để ước lượng ( ) và sau đó tận dụng tín hiệu đã
đo của hệ thống và giá trị ước lượng của như là đầu vào
của FLS để xấp xỉ một cách hợp lí một số hàm chưa biết
ℎ ( , ( )).
Không mất tính tổng quát, chúng ta xét một hàm chưa
biết ℎ( , ( )) khi ∈ Ω ⊂
là tín hiệu đã đo được, với
Ω là một tập compact, và
là một nhiễu liên tục
chưa biết với chu kì T đã biết, với Ω là một tập compact. Một
mặt, vec tơ nhiễu tuần hoàn và liên tục ( ) cũng có thể được
biểu diễn bởi một tham số tuyến tính FSE như sau [25]:
khi là một ma trận hằng với ∈
là
một véc tơ gồm có hệ số q của FSE của ( ) (khi q là số
nguyên lẻ), ( ) là lỗi gián đoạn với giới hạn trên nhỏ nhất
̅ > 0 , có thể làm giảm tùy ý bằng cách tăng q, và
với
có đạo hàm trơn và bị chặn đến cấp n.
Mặt khác, nếu ( ) đã đo được, hàm liên tục chưa
biết ℎ( , ( )) có thể được xấp xỉ trên tập compact
Ω = Ω × Ω bởi FLS
khi và là sai số
với giới hạn trên nhỏ nhất ̅ > 0 , có thể giảm bằng cách tăng
số điều kiên mờ theo chú ý 1.
Tuy nhiên, khi không biết ( ), chúng ta có thể lập hàm xấp xỉ
cơ bản mới trong (4) và (5). Chú ý rằng có thể chia ra làm
3 thành phần, =
+
( ) + , trong đó bằng cách
thay thế nhiễu tuần hoàn phụ thuộc thời gian ( ) với (4), ta
có:
khi và .
Thay (6) vào (5) ta dẫn đến
Trên
cơ sở (7), chúng ta xây dựng hàm xấp xỉ cơ bản FSE-FLS mới
để mô hình hóa hàm chưa biết ℎ( , ( ))như sau
khi
Chú ý 3: có thể thấy từ (9) rằng nếu đầu vào của FLS ( , ( ))
luôn tồn tại trên tập compact Ω = Ω × Ω và sai số ( , ) bị
chặn và có thể giảm tùy ý bằng cách tăng giá trị của p hoặc q,
có thể thấy rằng xấp xỉ mới (8) là một xấp xỉ tốt. Tuy nhiên,
một khi đầu vào của FLS không thuộc tập compact Ω , sai số có
giới hạn không được đảm bảo. Đó là lí do tại sao sự ổn định
của hệ chu trình đóng đạt được chỉ là một nửa thay vì toàn bộ.
Thực tế, như đã chỉ ra ở [5], cách để nhận dạng tập compact và
đảm bảo sự ổn định hoàn toàn của hệ chu trình đóng là một vấn
đề mở trong lĩnh vực điều khiển mờ hoặc điều khiển NN.
Trong bài báo này, để phân tích sự ổn định một cách thuận tiện,
chúng tôi giữ vấn đề mở này như một công việc cần khám phá
ĐIỀU KHIỂN MỜ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CUỐN CHIẾU THÍCH NGHI CHO HỆ PHI TUYẾN CÓ THAM SỐ VỚI NHIỄU TUẦN HOÀN.
4
trong tương lai, và vẫn thừa nhận rằng đầu vào của FLS luôn
tồn tại trên tập compact phù hợp. Do đó, sai số xấp xỉ luôn bị
chặn.
Trên cơ sở chú ý 3, chúng ta vẫn thừa nhận | ( , ) |< ̅ khi
̅ biểu thị giới hạn trên nhỏ nhất của ( , ). Tổng quát, tham
số W và V là chưa biết và cần ước lượng trong thiết kế điều
khiển. Gọi và theo thứ tự là ước lượng của W và V, và sai
số ước lượng là và .
Bổ đề 3: với xấp xỉ cơ bản FSE-FLS (8), sai số ước lượng có
thể biểu diễn như sau:
khi
với
và số hạng dư d bị chặn bởi
Chứng minh: chứng minh tương tự như chứng minh của [34,
bổ đề 3. 1], và không làm ở đây.
III. KIỂM SOÁT BỀ MẶT ĐỘNG THÍCH ỨNG THIẾT
KẾ DỰA TRÊN HÀM TÍCH PHÂN LYAPUNOV.
Trong phần này, chúng tôi sẽ đưa ra THIẾT KẾ BƯỚC NHẢY
cho hệ thống (1) bằng cách kết hợp phương pháp DSC với kỹ
thuật ILF, với phương pháp DSC được sử dụng để giải quyết
vấn đề” sự bùng nổ của số phức” trong phương pháp thiết kế
cuốn chiếu, và kỹ thuật ILF được sử dụng để phân tích độ ổn
định của hệ thống lặp khép kín; tuy nhiên, phương pháp xấp xỉ
FSE-FLS (8) được sử dụng để xấp xỉ một số hàm thích hợp
tuần hoàn phụ thuộc thời gian và phi tuyến có tham số như
:
với , với đóng cho trước, và sai số riêng bổ
sung do phép tính xấp xỉ, đánh giá sai số sẽ được xét tới.
Bước 1: Kí hiệu . Từ phương trình thứ nhất trong
hệ (1), cho ta có:
Ký hiệu: và tích
phân
Đổi biến và sử dụng giả thiết 1, ta có thể viết lại
như sau:
Chú ý rằng:
ơ
ta có
Hệ quả là là một hàm thực xác định khả vi theo . Tiếp
theo, đạo hàm theo thời gian của có thể biểu diễn như sau:
với và
Tín hiệu điều khiển đầu tiên cho bởi:
với phương pháp xấp xỉ FSE-FLS:
̅ ( , ) được
đưa ra để xấp xỉ , và phần dôi ra được
tính bằng:
với hằng số và các vector tham số chưa biết thu được từ:
ĐIỀU KHIỂN MỜ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CUỐN CHIẾU THÍCH NGHI CHO HỆ PHI TUYẾN CÓ THAM SỐ VỚI NHIỄU TUẦN HOÀN.
5
với và là các ma trận tương ứng
thu được, và và là các hệ số biến đổi.
Viết lại trong (17) và thế (19) vào (17)
ta được:
với
Dựa trên bổ đề 3, Ψ được biểu diễn như sau:
Ta đưa vào thêm biến trạng thái và cho truyền qua bộ lọc
cấp một với thời gian khoảng không đổi để tìm được :
Bước thứ ( = 1, 2, − 1): ta đặt . Từ
phương trình thứ trong hệ (1), ta được:
Ta định nghĩa
và theo hàm tích phân ILF:
Tương tự như phép đạo hàm ở (17) ta cũng có đạo hàm theo
thời gian của có thể biểu diễn như sau:
với
và
Ta đưa vào tín hiệu điều khiển như sau:
với phương pháp xấp xỉ FSE-FLS:
̅ ( , ) được
đưa ra để xấp xỉ , và phần dôi ra được tính
bằng:
với hằng số và các vector tham số chưa biết thu được
từ:
với và
Tương tự như phép đạo hàm ở (22), thế (29) vào (27), ta được:
với
Ta đưa vào thêm biến trạng thái và cho truyền qua bộ
lọc cấp một với thời gian khoảng không đổi để tìm
được như sau:
Bước n: Ta đặt . Sử dụng phương trình cuối
cùng trong hệ (1), ta có:
Ta đặt:
Và tích phân ILF thứ n là:
Sau đó, sử dụng đạo hàm như các bước ở trên, ta lại có đạo
hàm theo thời gian của có thể biểu diễn như sau:
ĐIỀU KHIỂN MỜ SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CUỐN CHIẾU THÍCH NGHI CHO HỆ PHI TUYẾN CÓ THAM SỐ VỚI NHIỄU TUẦN HOÀN.
6
BẢNG I
TIÊU CHUẨN LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ ĐIỀU KHIỂN
Các thông số điều khiển Tiêu chuẩn lựa chọn
Kiểm soát tăng
Ma trận tăng tương ứng
Các hệ số biến đổi
Thông số lọc
Dương
Xác định dương
Dương, rất nhỏ
Dương, rất nhỏ
với ,
, và
Ta đưa vào tín hiệu vào như sau
với phương pháp xấp xỉ