Stability of nonlinear system using takagi-sugeno fuzzy models and hyper-rectangle of LMIs

This paper presents a theorem based on the hyper-rectangle defined by the closed set of the time derivatives of the membership functions of Takagi-Sugeno fuzzy systems. This result is also based on Linear Matrix Inequalities and allows the reduction of the conservatism of the stability analysis in the sense of Lyapunov. The theorem generalizes previous results available in the literature. © 2013 Brazilian Society for Automatics - SBA.

On Switched Regulator Design of Uncertain Nonlinear Systems Using Takagi-Sugeno Fuzzy Models

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Design of a Takagi-Sugeno Fuzzy Regulator for a Set of Operation Points

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Controle ótimo H∞ de sistemas não-lineares com modelos fuzzy takagi-sugeno

Neste trabalho é proposta uma metodologia de rastreamento de sinais e rejeição de distúrbios aplicada a sistemas não-lineares. Para o projeto do sistema de rastreamento, projeta-se os controladores fuzzy M(a) e N(a) que minimizam o limitante superior da norma H∞ entre o sinal de referência r(t) e o sinal de erro de rastreamento e(t), sendo e(t) a diferença entre a entrada de referência e a saída do sistema z(t). No método de rejeição de distúrbio utiliza-se a realimentação dinâmica da saída através de um controlador fuzzy Kc(a) que minimiza o limitante superior da norma H∞ entre o sinal de entrada exógena w(t) e o sinal de saída z(t). O procedimento de projeto proposto considera as não-linearidades da planta através dos modelos fuzzy Takagi-Sugeno. Os métodos são equacionados utilizando-se inequações matriciais lineares (LMIs), que quando factíveis, podem ser facilmente solucionados por algoritmos de convergência polinomial. Por fim, um exemplo ilustra a viabilidade da metodologia proposta.

Design of a fuzzy Takagi-Sugeno controller to vary the joint knee angle of paraplegic patients

The papers shows, through theoretical studies and simulations, that using the description of the plant by Takagi-Sugeno (T-S), it is possible to design a nonlinear controller to control the position of the leg of a paraplegic patient. The control system was designed to change the angle of the joint knee of 60 degrees. This is the first study that describes the application of Takagi-Sugeno (T-S) models in this kind of problem.

Realimentação derivativa e modelo fuzzy Takagi-Sugeno paracontrole da articulação do joelho de pacientes paraplégicos com o uso de acelerômetros

Feedback control systems have been used to move the muscles and joints of the limbs of paraplegic patients. The feedback signal, related to the knee joint angle, can be obtained by using an electrogoniometer. However, the use of accelerometers can help the measurements due the facility of adhering these devices to the skin. Accelerometers are also very suitable for these applications due their small dimensions and weight. In this paper a new method for designing a control system that can vary the knee joint angle using Functional Electrical Stimulation (FES) is presented, as well as a simulation with parameters values available in the literature. The nonlinear control system was represented by a Takagi-Sugeno fuzzy model and the feedback signals were obtained by using accelerometers. The design method considered all plant nonlinearities and was efficient and reliable to control the leg position of a paraplegic patient with the angle of the knee ranging from 0° to 30°, considering electric stimulation at the quadriceps muscle. The proposed method is viable and offers a new alternative for designing control systems of the knee joint angle using more comfortable sensors for the patients.

Projeto e implementação com chaveamento de reguladores fuzzy Takagi-Sugeno para um conjunto de pontos de operação

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Projeto de controladores robustos chaveados para sistemas não lineares descritos por modelos fuzzy Takagi-Sugeno

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Modelagem e controle de sistemas fuzzy Takagi-Sugeno

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Robust Switched Control Design for Nonlinear Systems Using Fuzzy Models

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Sliding mode-like learning control for SISO complex systems with T-S fuzzy models

In this paper, a sliding mode-like learning control scheme is developed for a class of single input single output (SISO) complex systems. First, the Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy modelling technique is employed to model the uncertain complex dynamical systems. Second, a sliding mode-like learning control is designed to drive the sliding variable to converge to the sliding surface, and the system states can then asymptotically converge to zero on the sliding surface. The advantages of this scheme are that: 1) the information about the uncertain system dynamics and the system model structure is not required for the design of the learning controller; 2) the closed-loop system behaves with a strong robustness with respect to uncertainties; 3) the control input is chattering-free. The sufficient conditions for the sliding mode-like learning control to stabilise the global fuzzy model are discussed in detail. A simulation example for the control of an inverted pendulum cart is presented to demonstrate the effectiveness of the proposed control scheme.

Projeto de um controlador Fuzzy Takagi-Sugeno para uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados

Este trabalho propõe o projeto de um controlador Fuzzy do tipo Takagi-Sugeno em uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados. Este tipo de tratamento ocorre na presença de oxigênio, pois microorganismos aeróbios presentes no licor misto irão proporcionar a remoção tanto da matéria carbonácea quanto nutrientes formados por compostos à base de nitrogênio. O controlador atua via mecanismo de aeração e foi projetado para interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de três controladores fixos locais que, por sua vez, foram projetados a partir da linearização de um modelo contínuo de balanço de massa de oxigênio. O controlador auxiliará manter a concentração de oxigênio dissolvido desejável na faixa de operação do processo para que ocorra a nitrificação, reação química de oxiredução que transforma amônio em nitrito, que é fundamental para o sucesso do processo, e poderá também economizar energia elétrica utilizada pelo mecanismo de aeração. Os ensaios foram realizados via simulação computacional em quatro cenários idealizados comparando o desempenho do controlador fuzzy e o desempenho de um controlador fixo projetado em um ponto de operação diferente do qual se utilizou como valor de referência na planta. Ao aplicar um degrau no valor de referência estabelecido no cenário de análise, observou-se o tempo de subida, o tempo de acomodação e o erro em regime. Após os ensaios, observou-se que o desempenho do controlador fuzzy nos quesitos tempo de subida e tempo de acomodação em relação ao controlador fixo foi melhor, enquanto nos quesitos sobressinal e erro em regime foi semelhante. Após as análises, concluiu-se que a estratégia de controle escolhida neste trabalho é viável, pois de acordo com o valor auferido de oxigênio dissolvido na entrada da planta, o controlador fuzzy irá interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de um controlador fixo projetado na vizinhança deste valor e assim, atuar de forma bastante satisfatória.

Sistema baseado em regras fuzzy do tipo Takagi-Sugeno aplicado a ecos de radares meteorológicos

Pós-graduação em Ciências Ambientais - Sorocaba

Design of fuzzy regulators with optimal initial conditions compensation

In almost all cases, the goal of the design of automatic control systems is to obtain the parameters of the controllers, which are described by differential equations. In general, the controller is artificially built and it is possible to update its initial conditions. In the design of optimal quadratic regulators, the initial conditions of the controller can be changed in an optimal way and they can improve the performance of the controlled system. Following this idea, a LNU-based design procedure to update the initial conditions of PI controllers, considering the nonlinear plant described by Takagi-Sugeno fuzzy models, is presented. The importance of the proposed method is that it also allows other specifications, such as, the decay rate and constraints on control input and output. The application in the control of an inverted pendulum illustrates the effectively of proposed method.

A comparative study between two relaxed LMI-based fuzzy control designs

A comparative study, with theoretical analysis and digital simulations, of two conditions based on LMI for the quadratic stability of nonlinear continuous-time dynamic systems, described by Takagi-Sugeno fuzzy models, are presented. This paper shows that the methods proposed by Teixeira et. al. in 2003 provide better or at least the same results of a recent method presented in the literature. © 2005 IEEE.