[发明专利]一种非线性系统的模糊重复输出控制器及其控制方法

权利要求书

1.一种非线性系统的模糊重复输出控制器，其特征在于：包括改进重复控制模块、状态反馈增益模块以及模糊系统模块，其中改进重复控制模块接收非线性系统的输出变量进行滤波和延时处理，输出变量送至状态反馈增益模块；状态反馈增益模块调节重复控制模块的输出，并对其进行补偿，状态反馈增益模块的输出变量送至模糊系统模块，将重复控制模块和模糊系统模块结合起来，形成非线性系统的模糊重复输出控制器。

2.按权利要求1所述的非线性系统的模糊重复输出控制器，其特征在于：还具有状态观测器模块，其将非线性系统的输出反馈做为参考输入量送入改进重复控制模块，以跟踪当前系统状态，消除系统中周期性扰动。

3.按权利要求1所述的非线性系统的模糊重复输出控制器，其特征在于：改进重复控制模块包括周期延时子模块和低通滤波器，其中周期延时模块将系统的输入变量进行延时处理，再经低通滤波器滤除高频信号，使得改进重复控制系统的状态反馈跟踪误差小于或等于整个反馈控制系统。

4.按权利要求1所述的非线性系统的模糊重复输出控制器，其特征在于：状态反馈增益模块包含重复控制器增益子模块、状态观测器反馈增益子模块，其中，重复控制器增益子模块接收改进重复控制模块的输出，以调节重复控制模块中低通滤波器的状态变量和输入改进重复控制模块的跟踪误差；状态观测器反馈增益子模块接收状态观测器模块的状态估计量，以根据状态观测器模块状态变量调节整个反馈系统的状态，从而能控制整个系统。

5.一种非线性系统的模糊重复输出控制方法，其特征在于包括以下步骤：

根据工业生产中遇到的实际物理系统是具有多变量输入输出、不确定时滞和扰动项特点的复杂系统，将上述复杂系统抽象出动态数学方程并建立非线性数学模型；

针对上述非线性数学模型，设计i条模糊规则，该非线性数学模型在多条模糊规则下用多个线性模型来表示，形成Takagi-Sugeno模糊模型；

针对实际Takagi-Sugeno模糊系统中前提变量不可测量的问题，设计状态观测器来观测系统状态；

建立一个改进重复控制系统，消除或跟踪周期性扰动；

比较系统状态量和状态观测估计量，在状态反馈增益模块中设计基于状态观测器模块的模糊重复控制器，结合状态反馈增益模块输入量形成模糊重复控制器，使系统状态估计误差趋近于0，跟踪或消除系统中周期性扰动，使得系统闭环稳定。

6.按权利要求5所述的非线性系统的模糊重复输出控制方法，其特征在于：比较系统状态量和状态观测估计量，在状态反馈增益模块中设计基于观测器的模糊重复控制器包括以下步骤：

设计模糊重复控制器u(t)；

定义状态估计误差为系统状态量和状态观测器对系统状态估计量之差，即动态误差；

定义增广系统状态，得增广闭环系统；

确定Lyapunov函数V(t)，通过确定新的状态集合增广矩阵，引入Schur补引理，并设定可行的假设，得到模糊重复控制器存在的充分条件，再根据Lyapunov函数对时间的导数小于0，得到充分条件的可行性，从而确定闭环系统的稳定。

根据模糊重复控制器存在的充分条件，进行转化，根据LMI不等式求解控制器得到基于状态观测器的控制增益和重复控制增益以及观测器增益L_i，为状态观测器模块对系统状态x(t)的状态估计量。