Control and Filtering of Fuzzy Systems with Switched Parameters

این کتاب پیشرفت‌های اخیر در طراحی کنترل و فیلتر برای سیستم‌های فازی Takagi-Sugeno (T-S) با پارامترهای سوئیچ شده را ارائه می‌کند. مدل فازی T-S به دلیل توانایی قدرتمند خود در تبدیل سیستم‌های غیرخطی پیچیده به مجموعه‌ای از زیرسیستم‌های خطی، توجه قابل‌توجهی را از سوی حوزه‌های علوم و مهندسی کنترل به خود جلب کرده است. کاربردهای معمول سیستم های فازی T-S شامل شبکه های ارتباطی و سیستم های الکترونیک مکانیکی و قدرت می باشد. سیستم‌های عملی اغلب تغییرات ناگهانی در پارامترها یا ساختار خود به دلیل اختلالات بیرونی یا خرابی قطعات تجربه می‌کنند، و مکانیسم‌های سوئیچینگ تصادفی برای مدل‌سازی این تغییرات تصادفی، مانند اصل پرش مارکوف، استفاده شده‌اند.
سه نوع کلی کنترل‌کننده وجود دارد/ فیلتر برای سیستم های پرش مارکوف فازی: مستقل از حالت، وابسته به حالت و ناهمزمان. حالت مستقل روی قابل دسترس بودن حالت ها تمرکز نمی کند و اطلاعات تا حدی مفید حالت را نادیده می گیرد که منجر به محافظه کاری می شود. رویکرد طراحی وابسته به حالت متکی بر اطلاعات به موقع، کامل و صحیح در مورد حالت گیاه مورد مطالعه است. عواملی مانند خرابی اجزا و حذف داده ها اغلب به دست آوردن پیام های حالت دقیق را دشوار می کند، که بیشتر باعث می شود کنترل کننده ها/فیلترهای وابسته به حالت کمتر مفید باشند. اخیراً برای غلبه بر این مسائل، محققان بر روی تکنیک های ناهمزمان تمرکز کرده اند. حالت های ناهمزمان با مشاهده سیستم های اصلی بر اساس احتمالات خاص قابل دسترسی هستند. این کتاب مشکلات مرتبط با طراحی کنترلر/فیلتر را برای هر سه نوع بررسی می کند.

همچنین محدودیت‌های شبکه‌ای مختلف، مانند ریزش داده‌ها و تأخیرهای زمانی را در نظر می‌گیرد و عملکرد سیستم‌ها را بر اساس تکنیک‌های نابرابری ماتریس و تابع لیاپانوف، از جمله پایداری تصادفی، dissipativity و $H_\infty$ تجزیه و تحلیل می‌کند. . این کتاب نه تنها نشان می‌دهد که چگونه این رویکردها مشکلات کنترل و فیلتر را به طور مؤثر حل می‌کنند، بلکه دستورالعمل‌ها و ایده‌های بالقوه تحقیقاتی معناداری را نیز ارائه می‌دهد.
زمینه‌های مختلفی را پوشش می‌دهد، از جمله فرآیندهای مارکوف زمان پیوسته و زمان گسسته، سیستم‌های فازی، قوی مسائل مربوط به کنترل و طراحی فیلتر، این کتاب در درجه اول برای محققان در نظریه سیستم و کنترل در نظر گرفته شده است، و همچنین یک منبع مرجع ارزشمند برای دانشجویان کارشناسی ارشد و کارشناسی است. علاوه بر این، مواردی از مشکلات کنترل فازی را ارائه می دهد که مورد علاقه دانشمندان، مهندسان و محققان در زمینه کنترل هوشمند است. در نهایت برای دوره های پیشرفته با تمرکز بر مدل سازی فازی، تجزیه و تحلیل و کنترل مفید است.

This book presents recent advances in control and filter design for Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy systems with switched parameters. Thanks to its powerful ability in transforming complicated nonlinear systems into a set of linear subsystems, the T-S fuzzy model has received considerable attention from those the field of control science and engineering. Typical applications of T-S fuzzy systems include communication networks, and mechanical and power electronics systems. Practical systems often experience abrupt variations in their parameters or structures due to outside disturbances or component failures, and random switching mechanisms have been used to model these stochastic changes, such as the Markov jump principle.
There are three general types of controller/filter for fuzzy Markov jump systems: mode-independent, mode-dependent and asynchronous. Mode-independence does not focus on whether modes are accessible and ignores partially useful mode information, which results in some conservatism. The mode-dependent design approach relies on timely, complete and correct information regarding the mode of the studied plant. Factors like component failures and data dropouts often make it difficult to obtain exact mode messages, which further make the mode-dependent controllers/filters less useful. Recently, to overcome these issues, researchers have focused on asynchronous techniques. Asynchronous modes are accessed by observing the original systems based on certain probabilities. The book investigates the problems associated with controller/filter design for all three types.

It also considers various networked constraints, such as data dropouts and time delays, and analyzes the performances of the systems based on Lyapunov function and matrix inequality techniques, including the stochastic stability, dissipativity, and $H_\infty$. The book not only shows how these approaches solve the control and filtering problems effectively, but also offers potential meaningful research directions and ideas.
Covering a variety of fields, including continuous-time and discrete-time Markov processes, fuzzy systems, robust control, and filter design problems, the book is primarily intended for researchers in system and control theory, and is also a valuable reference resource for graduate and undergraduate students. Further, it provides cases of fuzzy control problems that are of interest to scientists, engineers and researchers in the field of intelligent control. Lastly it is useful for advanced courses focusing on fuzzy modeling, analysis, and control.