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鲁棒terminal滑模控制实现一类不确定混沌系统同步
资讯类型:科技前沿 加入时间:2009年8月12日16:3
 
鲁棒terminal滑模控制实现一类不确定混沌系统同步
   黄国勇  姜长生 王玉惠
   (南京航空航天大学自动化学院,南京 210016)
   (2006年8月8日收到;2007年3月5日收到修改稿)
   针对一类不确定混沌系统设计了基于快速模糊干扰观测器的鲁棒terminal滑模控制方案.首先通过设计快速模糊干扰观测器,克服了传统模糊干扰观测器在误差较小时收敛速度慢的缺点.然后严格证明了在存在未知干扰和不确定的情况下,同步误差及观测器误差均在有限时间内收敛到非常小的区域.最后对Duffing-Holmes混沌系统进行仿真,结果表明了所设计干扰观测器的优越性和闭环控制方案的有效性.
   关键词:混沌同步,快速模糊干扰观测器, terminal滑模,有限时间内收敛PACC: 0545
   1.引言
   由于混沌信号具有遍历性、对初值的极端敏感性和随机性的特点,因而在光学、通讯、医学、生物、工程等领域显示出广泛的应用潜力和发展前景,日益引起国内外学者的关注和兴趣.Pecora和Carroll用电子电路实现了混沌同步[1],改变了人们认为混沌不可控的观点,从此掀起了研究混沌控制与同步的热潮.随后不少学者提出了各种各样的混沌同步方法,如自反馈方法[2]、自适应方法[3]、神经网络方法[4]、观测器方法[5]及滑模控制[6]等.随着研究的深入,人们开始意识到同步速度的重要性,并将具有有限时间收敛特性的terminal滑模成功应用到混沌的同步中[7,8].文献[7]设计了一种带补偿函数的有限时间收敛terminal滑模同步方案,然而文中对不确定的假设过于保守,而且证明中存在错误.文献[8]同样设计另一种terminal滑模控制,其主要贡献是对几个混沌系统进行变换后,获得了统一的表达形式,但文中的滑模面有可能产生奇异,另外也没有考虑扰动的情况.因此有必要对terminal滑模控制在混沌同步中的应用进行更深入地研究.
   模糊干扰观测器(fuzzy disturbance observer,FDO)能在线无限逼近系统中存在的未知干扰和不确定,且优于直接或间接自适应模糊方法[9],因而成为当前研究的热点.但传统FDO在逼近误差很小时,学习速度慢,逼近时间长.受文献[10]的启发,本文首先改进了FDO的自适应学习律,设计了快速模糊干扰观测器(fast fuzzy disturbance observer, FFDO),使其无论在逼近误差大还是小时均具有快速的学习速度,从而缩短了FDO的学习时间,提高了其逼近能力,消除了文献[5]中对于未知干扰变化缓慢的限制;然后,针对一类不确定混沌系统设计了基于FFDO的鲁棒TSMC,在存在干扰和不确定情况下,滑模面仍然能够在有限时间内收敛到各自非常小的区域内;最后,对Duffing-Holmes混沌系统进行仿真,结果表明,所提出方法具有强鲁棒性和快速响应速度.
   2.快速模糊干扰观测器设计
   
   
   
   
   
   5.结 论
   首先针对传统FDO在逼近误差非常小时学习缓慢的缺点,设计了FFDO,严格证明了其逼近误差在有限时间内收敛到一个小区域.然后基于FFDO设计了鲁棒terminal滑模控制控制方案,消除了系统不确定和外部干扰的影响,并保证逼近误差和系统误差均在有限时间内收敛到一个小区域,从而提高了整个闭环系统的响应速度.最后,对Duffing-Holmes混沌系统同步仿真,结果证明了设计方案的优越性.

文章来自:滑模技术交流网
文章作者:信息部
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