非严格反馈非线性系统模糊自适应有限时间控制

This project investigates fuzzy adaptive control problems for nonlinear systems in non-strict form. The main purpose is threefold. The first is to establish the new practical finite-time stability criterion, by which provide the key theoretical basis for the fuzzy adaptive finite time control synthesis and stability analysis. The second is to study the fuzzy observer design problem for the nonlinear systems in non-strict feedback systems in the sense of practical finite-time stability, and give effective design methods. The third is to address the fuzzy adaptive practical finit time control design via state feedback and output feedback, respectively, for non-strict feedback systems. Moreover, our plan aims also at extending the study to other cases of the systems, for instance the systems are with time delays or with input nonlinearities, and delivers respective control designs. The outcome of this project will hopefully provide a series of fuzzy adaptive control strategies which are applicable for theoretical and practical applications, and further enrich intelligent control theory for nonlinear systems.

本项目主要研究非严格反馈非线性系统模糊自适应控制问题。研究目的分为三个方面：一方面力图建立新的有限时间实用稳定性准则，为在有限时间实用稳定意义下的模糊自适应控制设计及稳定性分析提供必要的理论基础；其次研究非严格反馈非线性系统的有限时间模糊观测器的设计问题；最后研究非严格反馈非线性系统在有限时间实用稳定意义下的状态反馈和输出反馈控制设计问题。同时我们也将考虑将获得的研究成果进一步拓广到系统具有状态时滞以及具有输入非线性性等情形。期望提供有效的模糊自适应控制策略，进而为解决非严格反馈非线性系统的实际控制问题提供新方法，并进一步丰富非线性系统的智能控制理论。

本项目主要研究了一类非线性系统模糊/神经网络自适应控制问题。主要研究内容为下述几个方面：.1)建立新的有限时间实用稳定性准则，为在有限时间实用稳定意义下基于逼近的模糊/神经网络自适应控制设计及稳定性分析提供必要的理论基础。.2)研究严格反馈非线性系统的有限时间模糊/神经网络自适应控制设计问题，给出有限时间实用稳定意义下的状态反馈和输出反馈控制设计方案。. 本研究项目获得下述研究成果：.1).分别提出了有限时间快速实用稳定准则和固定时间实用稳定准则，为采用基于逼近的模糊/神经网络等自适应控制方法用于有限时间实用稳定意义下的控制设计提供了可行性，为相应的闭环性能分析提供了相应的理论依据。另外，在所提出的这两个结果可以包括相应的经典有限时间稳定性准则为其特例。.2).基于所提出的有限时间实用稳定准则，分别给出了有限时间快速实用稳定意义下和固定时间实用稳定意义下的模糊/神经网络自适应控制的Backstepping设计程序。所提出的控制设计方法避免了所设计的虚拟控制信号导数在零点不可导这一常见的问题。.3).采用Barrier函数方法给出了具有可描述性能的模糊/神经网络自适应输出反馈控制设计方案。所设计的控制器确保系统跟踪误差在指定的时间内达到指定的精度要求。现有的一些有限时间控制设计方案所提供的误差精度和收敛时间这两个指标通常涉及在控制设计过程中由系统不确定性所导致的未知量，因此是未知的。我们所提出的控制方案中，由于误差精度和收敛时间两个性能指标是设计者预先给定的，因此是确定已知的。.4).给出了系统状态约束条件下基于Backstepping的模糊/神经网络自适应控制设计的新方法。解决了Backstepping设计过程中难以保证虚拟控制信号满足相应状态约束条件的问题。.基于上述工作，发表学术论文共计26篇，其中期刊学术论文19篇，会议论文7篇。