Orientador: Pedro Luis Dias Peres, Ricardo Coração de Leão Fontoura de Oliveira

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação

Resumo: A principal contribuição dessa tese é a proposta de novas condições, em termos de desigualdades matriciais lineares, para a análise de estabilidade e síntese de controladores de sistemas nebulosos Takagi-Sugeno, casos discretos e contínuos no tempo. A lei de controle considerada é por...

Resumo: A principal contribuição dessa tese é a proposta de novas condições, em termos de desigualdades matriciais lineares, para a análise de estabilidade e síntese de controladores de sistemas nebulosos Takagi-Sugeno, casos discretos e contínuos no tempo. A lei de controle considerada é por realimentação de estados, sendo que para sistemas contínuos no tempo são também projetados controladores de realimentação de saída estática e dinâmica, de ordem arbitrária. São adotados como critérios de desempenho os custos garantidos H2 e H?. As funções de Lyapunov propostas, mais gerais que as existentes na literatura, são construídas como a combinação nebulosa de funções quadráticas nos estados, polinomiais homogêneas de grau arbitrário em termos das funções de pertinência do sistema nebuloso. As funções de pertinência são modeladas em um espaço definido pelo produto Cartesiano de simplexos no mesmo instante de tempo, no caso contínuo, ou em múltiplos instantes de tempo, permitindo o projeto de controladores com memória finita de parâmetros presentes e passados, no caso discreto. Em sistemas contínuos, as variáveis premissas usadas na lei de controle podem ser escolhidas pelo projetista, de acordo com a disponibilidade ou não para implementação em tempo real, dando um caráter seletivo ao controlador. Nas condições de síntese de controladores, duas situações distintas para as taxas de variação das funções de pertinência são consideradas. Um conjunto convexo modela o espaço ao qual pertencem as derivadas temporais das funções de pertinência, no caso em que algumas taxas máximas de variação são conhecidas. Para taxas de variações arbitrárias, quando as variáveis premissas são os estados, utilizam-se funções de Lyapunov do tipo integral de linha associadas a uma estratégia de síntese em dois estágios. No primeiro estágio um ganho de realimentação de estados é projetado e utilizado como entrada no segundo estágio, que retorna, se possível, um controlador de realimentação de estados que atende especificações de desempenho mais exigentes, ou ganhos de realimentação estática ou dinâmica de saída, de ordem completa ou reduzida. Exemplos numéricos ilustram os resultados, mostrando que os métodos propostos podem reduzir o conservadorismo nos problemas estudados, sendo mais eficientes quando comparados com outras abordagens da literatura

Abstract: This thesis proposes, as main contribution, new linear matrix inequalities conditions for stability analysis and control synthesis of continuous and discrete-time Takagi-Sugeno fuzzy systems. A state feedback control law is considered and, for continuous-time systems, static and dynamic...

Abstract: This thesis proposes, as main contribution, new linear matrix inequalities conditions for stability analysis and control synthesis of continuous and discrete-time Takagi-Sugeno fuzzy systems. A state feedback control law is considered and, for continuous-time systems, static and dynamic output feedback controllers of arbitrary order are also determined. The H2 and H? guaranteed costs are adopted as performance criteria. The proposed Lyapunov functions, more general than the others in the literature, are constructed as fuzzy combinations of quadratic in the state functions that are homogeneous polynomials of arbitrary degree depending on the membership functions of the fuzzy systems. The membership functions are modeled in a space defined by the Cartesian product of simplexes in the same instant of time, in the continuous-time case, or in multiple instants of time, yielding finite memory controllers depending on the present and past parameters, in the discrete-time case. In the continuous-time synthesis conditions, the premise variables used in the control law can be defined by the designer, accordingly to real-time availability, as a selective feature of the controller. Two different situations are considered in terms of the rates of variation of the membership functions. A convex set models the space of the timederivatives of the membership functions if some upper bounds of the variation rates are known. For arbitrary rates, when the premise variables are the states of the system, a line-integral Lyapunov function is considered associated with a two steps procedure. At the first step, a state feedback is computed and used as an input for the second step, that provides, if possible, a state feedback controller that take into account more stringent performance specifications, or static or dynamic controllers, of full and reduced orders. Numerical examples illustrate the results, showing that the proposed approaches can be less conservative and more efficient when compared with other methods available in the literature