模糊雙曲正切模型

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)的許多領(lǐng)域（如飛機(jī)控制、宇宙飛船控制、機(jī)器人學(xué)、過(guò)程控制、生物醫(yī)學(xué)工程和電力系統(tǒng)等）具有以下特征：（1）復(fù)雜性。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)具有高維性、時(shí)變性、高度非線性、時(shí)滯性。（2）不確定性。系統(tǒng)及其外部環(huán)境具有許多未知的、不確定的模糊性因素。（3）高標(biāo)準(zhǔn)的性能要求。由于系統(tǒng)復(fù)雜，導(dǎo)致了控制目標(biāo)的多樣性和各目標(biāo)之間的矛盾，因而對(duì)控制理論提出了更高的要求。20世紀(jì)80年代以來(lái)，迅速發(fā)展的智能控制理論受到人們極大的關(guān)注。在多種智能控制方法中，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和專家控制被視為三種典型的智能控制方法。目前，模糊控制已經(jīng)成為智能控制研究的熱點(diǎn)，其便于利用人的先驗(yàn)知識(shí)，具有無(wú)須建立被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，非常適合非線性系統(tǒng)的控制，并在實(shí)踐中取得了很好的效果。模糊控制與自適應(yīng)技術(shù)、魯棒控制理論的結(jié)合，為非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制、魯棒控制等問(wèn)題找到了多種解決方案?！肮び破涫拢叵壤淦鳌?，一個(gè)好的模糊模型的建立對(duì)于基于該模型的控制、濾波等問(wèn)題的解決是至關(guān)重要的。模糊雙曲正切模型及廣義模糊雙曲正切模型正是該書(shū)作者張化光教授及其研究團(tuán)隊(duì)在模糊建模領(lǐng)域內(nèi)取得的一個(gè)創(chuàng)新性研究成果。

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)地研究了模糊雙曲正切模型的建模、控制和應(yīng)用問(wèn)題。全書(shū)共分為14章。第1～3章詳盡地闡述了模糊雙雙曲正切模型的發(fā)展和完善的理論建模過(guò)程，第4～12章介紹了該模型存非線性系統(tǒng)的多種控制問(wèn)題中的研究成果，第13章和第14章研究了該模型在濾波、混沌系統(tǒng)等學(xué)術(shù)前沿領(lǐng)域中的應(yīng)用。書(shū)中介紹了模糊雙曲正切模型、廣義模糊雙曲正切模型、時(shí)滯模糊雙曲正切模型和模糊隨機(jī)艤曲正切模型等多種新型模糊模型，所采用的主要教學(xué)工具是線性矩陣外不等式（LM1）。本書(shū)的主要特點(diǎn)是性能分析透徹和理論證明嚴(yán)謹(jǐn)，特別是在模糊模型建模、時(shí)滯非線性系統(tǒng)控制以及模型在混沌系統(tǒng)中的應(yīng)用等方面提出了開(kāi)創(chuàng)性的設(shè)計(jì)和分析方法。書(shū)中的全部?jī)?nèi)容來(lái)源于作者近幾十年來(lái)的創(chuàng)新性研究成果，新穎實(shí)用，研究方法先進(jìn)，具有重要的理論研究和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。    本書(shū)適合高等院校中應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、控制科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)等專業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生和教師使用，同時(shí)也可供相關(guān)的科技人員作為參考書(shū)使用。

作者簡(jiǎn)介

張化光，教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授。現(xiàn)任東北大學(xué)電氣自動(dòng)化研究所所長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師，IEEE高級(jí)會(huì)員、IEEE電路與系統(tǒng)學(xué)會(huì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用分學(xué)會(huì)技術(shù)委員會(huì)委員、中國(guó)智能系統(tǒng)工程專業(yè)委員會(huì)副主任。先后任國(guó)際權(quán)威雜志Automatica、IEEE Trans.on FS、IEEE Trans.on SMC（Part B）及Neurocomputin9的副主編。國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者，入選新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程國(guó)家級(jí)第一層次人才，獲“中國(guó)優(yōu)秀博士后”稱號(hào)，享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼。曾作為訪問(wèn)教授到美國(guó)、韓國(guó)、英國(guó)和中國(guó)香港等國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行合作科研，獲國(guó)家、省、部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)勵(lì)六項(xiàng)。
    主要從事復(fù)雜工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化、模糊控制與智能控制、自適應(yīng)控制和混沌控制的理論研究和工程開(kāi)發(fā)工作。曾在IEEE Trans.on SMC、IEEE Trans.on FS、IEEE Trans.on NN、IEEE Trans.on AC、Automatica、IJBC、Physics LetterA、Fuzzy Sets and Systems、《中國(guó)科學(xué)》、《自動(dòng)化學(xué)報(bào)》、《電子學(xué)報(bào)》等國(guó)內(nèi)外權(quán)威雜志和重要會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，被SCI、EI、ISTP收錄200佘篇，出版學(xué)術(shù)專著和譯著6部。

書(shū)籍目錄

序前言第1章 緒論　1.1 引言　1.2 模糊控制理論的發(fā)展及其存在的問(wèn)題　1.3 模糊建模的發(fā)展　1.4 本書(shū)內(nèi)容安排　參考文獻(xiàn)第2章 模糊雙曲正切模型與廣義模糊雙曲正切模型　2.1 引言　2.2 模糊雙曲正切模型及其建模過(guò)程　2.3 廣義模糊雙曲正切模型　2.4 模糊雙曲正切模型和廣義模糊雙曲正切模型的特點(diǎn)　2.5 時(shí)滯模糊雙曲正切神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型　2.6 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第3章 模糊雙曲正切模型與廣義模糊雙曲正切模型的辨識(shí)　3.1 模糊雙曲正切模型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)及模型參數(shù)辨識(shí)方法　3.2 廣義模糊雙曲正切模型的辨識(shí)方法　3.3 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第4章 基于模糊雙曲正切模型的典型穩(wěn)定控制器的設(shè)計(jì) 　4.1 引言 　4.2 基于模糊雙曲正切模型的穩(wěn)定控制器設(shè)計(jì)　4.3 模糊Lyapunov分析方法　4.4 小結(jié) 　參考文獻(xiàn) 第5章 廣義模糊雙曲正切PID控制器解析分析及其應(yīng)用 　5.1 引言　5.2 模糊PID控制器結(jié)構(gòu)分析 　5.3 廣義模糊雙曲正切模型構(gòu)造GPP系統(tǒng)　5.4 GFHM的非線性逼近能力——基于“非線性變化能力”的分析　5.5 基于粗糙集理論的GFHMPID控制器兩級(jí)調(diào)整策略　5.6 GFHMPID控制器在變頻空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用　5.7 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第6章 基于模糊雙曲正切模型的一類連續(xù)非線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)　6.1 引言　6.2 預(yù)備知識(shí)　6.3 鞏控制器設(shè)計(jì)　6.4 積分滑?？刂破髟O(shè)計(jì)　6.5 小結(jié) 　參考文獻(xiàn)第7章 基于時(shí)滯模糊雙曲正切模型的一類連續(xù)非線性時(shí)滯系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)　7.1 引言　7.2 預(yù)備知識(shí)　7.3 時(shí)滯依賴的穩(wěn)定性分析　7.4 控制器綜合　7.5 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第8章 基于模糊雙曲正切模型的一類離散非線性系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)　8.1 引言　8.2 離散系統(tǒng)建模　8.3 基于FHM的可靠控制器設(shè)計(jì)　8.4 基于FHM的H2/比控制　8.5 基于FHM的非脆弱控制器設(shè)計(jì)　8.6 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第9章 基于模糊雙曲正切模型的不確定時(shí)滯非線性系統(tǒng)的魯棒風(fēng)干擾抑制　9.1 引言　9.2 不確定時(shí)滯非線性系統(tǒng)的魯棒比干擾抑制控制　9.3 不確定時(shí)變時(shí)滯非線性系統(tǒng)的魯棒比干擾抑制控制　9.4 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第10章 基于廣義模糊雙曲正切模型的魯棒自適應(yīng)控制方法的研究　10.1 引言　10.2 一類離散非線性系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)控制　10.3 一類離散非線性系統(tǒng)的模型參考自適應(yīng)控制　10.4 連續(xù)非線性系統(tǒng)的魯棒直接自適應(yīng)控制　10.5 連續(xù)非線性系統(tǒng)的魯棒間接自適應(yīng)控制　10.6 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第ll章 基于模糊雙曲正切模型的一類非線性系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制　11.1 引言　11.2 系統(tǒng)描述　11.3 主要結(jié)果　11.4 仿真研究　11.5 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第12章 基于模糊隨機(jī)雙曲正切模型的非線性隨機(jī)系統(tǒng)的魯棒H。控制　12.1 引言　12.2 模糊隨機(jī)雙曲正切模型　12.3 一類時(shí)滯非線性隨機(jī)系統(tǒng)的魯棒H。。控制　12.4 一類多時(shí)滯非線性隨機(jī)系統(tǒng)的魯棒H。。控制　12.5 一類時(shí)變時(shí)滯非線性隨機(jī)系統(tǒng)的魯棒比控制　12.6 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第13章 模糊雙曲正切模型在非線性系統(tǒng)模糊風(fēng)濾波中的應(yīng)用　13.1 引言　13.2 連續(xù)非線性系統(tǒng)模糊雙曲正切礬濾波器設(shè)計(jì)　13.3 時(shí)滯連續(xù)非線性模糊雙曲正切H濾波器設(shè)計(jì)　13.4 時(shí)滯連續(xù)非線性系統(tǒng)新型模糊雙曲正切H濾波器設(shè)計(jì)　13.5 時(shí)滯離散非線性系統(tǒng)模糊雙曲正切H濾波器設(shè)計(jì)　13.6 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第14章 模糊雙曲正切模型在混沌系統(tǒng)研究中的應(yīng)用　14.1 引言　14.2 基于脈沖方法的非混沌系統(tǒng)混沌化研究　14.3 基于逆最優(yōu)控制理論的連續(xù)非混沌系統(tǒng)的混沌化研究　14.4 基于非線性反饋的離散非混沌系統(tǒng)混沌化研究　14.5 小結(jié)　參考文獻(xiàn)索引 本書(shū)中使用的符號(hào)

章節(jié)摘錄

插圖：第2章 模糊雙曲正切模型與廣義模糊雙曲正切模型2.1 引言我們需要控制的實(shí)際系統(tǒng)大多具有復(fù)雜非線性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。迄今為止，控制這樣的系統(tǒng)主要有以下幾種方法：（1）Hilhorst在1994年提出的局部線性化、線性反饋控制加邏輯開(kāi)關(guān)控制。這類控制方法在工業(yè)上應(yīng)用比較普遍，其設(shè)計(jì)方法是基于對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的工程經(jīng)驗(yàn)加上大量的仿真結(jié)果得到的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于將系統(tǒng)局部線性化后，可以應(yīng)用現(xiàn)有的成熟的線性控制理論來(lái)控制各個(gè)子系統(tǒng)，從而保證各子系統(tǒng)穩(wěn)定；缺點(diǎn)是由于采用邏輯開(kāi)關(guān)控制，其輸入在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)不連續(xù)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)輸出不平滑，同時(shí)各個(gè)子系統(tǒng)穩(wěn)定不能保證全局系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定。（2）Isidori（1985）以及Niimeiier和van der Schaft（1990）提出一種非線性系統(tǒng)理論。如果復(fù)雜系統(tǒng)的非線性系統(tǒng)模型可以正確建立，則這種方法可用來(lái)設(shè)計(jì)穩(wěn)定的控制器。然而在大部分情況下系統(tǒng)的全局模型是很難得到的，而且即使能夠得到全局模型，根據(jù)此模型所設(shè)計(jì)的穩(wěn)定控制器的約束條件也是非常嚴(yán)格的，以至于很難應(yīng)用到真實(shí)系統(tǒng)中。

編輯推薦

《模糊雙曲正切模型:建?！た刂啤?yīng)用》講述的內(nèi)容為作者近年來(lái)的研究成果，內(nèi)容新穎，屬于當(dāng)前所屬研究領(lǐng)域的前沿問(wèn)題，具有重要的理論與應(yīng)用價(jià)值。模糊模型是一種本質(zhì)非線性模型，易于表達(dá)非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，而且從理論上已經(jīng)證明了幾種典型的模糊系統(tǒng)具有萬(wàn)能逼近性，可以逼近任意非線性系統(tǒng)到任意精度，因此模糊模型建模和辨識(shí)方法被認(rèn)為是解決非線性問(wèn)題的一種可行的方法。《模糊雙曲正切模型:建?！た刂啤?yīng)用》提出了一類新型的模糊模型——模糊雙曲正切模型（FHM）、廣義模糊雙曲正切模型（GFHM）以及時(shí)滯模糊雙曲正切模型（DFHM），此類模型的狀態(tài)矩陣是狀態(tài)變量的雙曲正切函數(shù)，其輸入矩陣是線性常數(shù)矩陣，并且證明了廣義模糊雙曲正切模型可以以任意精度逼近非線性函數(shù)。

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