一种新的流向算法优化了TSK Oustaloup基于递归逼近的新型第二类模糊逻辑控制器，用于延迟控制系统

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：A New Flow Direction Algorithm Optimized TSK Oustaloup’s Recursive Approximation-Based Novel Type-2 Fuzzy Logic Controller for Delay Control System

平均动脉血压（MABP）重症监护中，针对外部干扰、模型不确定性和非线性参数变化，提出基于FDA优化和Oustaloup递归近似的 Fractional-Order Type-2 模糊控制器，通过减少积分绝对误差（IAE）实现振荡-free控制，对比IT2-TLIOFLC和PID控制器，IAE分别降低24.6%和18.8%， settling time缩短5.6%-15.8%，验证了其在延迟复杂系统中的鲁棒性和适应性优势。

　　

摘要

在重症监护场景中，调节平均动脉血压（MABP）至关重要，因为这需要应对外部干扰、不确定性以及模型参数的非线性变化所带来的挑战。本文提出了一种稳健、高效且无振荡的控制器，用于在各种医疗情况下调节延迟控制系统（例如平均动脉血压MABP），包括麻醉、紧急情况和术后恢复期。该控制器采用了基于FDA（Flow Direction Algorithm）优化改进的Takagi–Sugeno-Kang（TSK）控制结构，并结合了Oustaloup的递归逼近算法，以及一种新型的分数阶二型模糊逻辑控制器，以准确控制硝普钠（SNP）的用量，从而在不同条件下实现所需的血压水平。最近开发的FDA技术通过最小化积分绝对误差（IAE）来优化控制参数，如分数阶参数、缩放因子和隶属函数。Oustaloup的递归逼近方法为分数阶控制提供了更大的灵活性和适应性。此外，所提出的区间型二层分数阶模糊逻辑控制器（IT2-TLFOFLC）的性能与现有的区间型二层整数阶模糊逻辑控制器（IT2-TLIOFLC）以及比例-积分-微分（PID）控制器进行了比较。仿真结果表明，该控制器具有更强的鲁棒性，超调量更小，稳态时间更快，误差更小；IT2-TLFOFLC、IT2-TLIOFL和PID的IAE记录值分别为8056 mmHg、8327 mmHg和9952 mmHg，相应的稳态时间分别为264.3秒、277秒和304秒。此外，该控制器对外部干扰和参数不确定性的敏感性较低。因此，实验结果证实，该控制器能够有效应对复杂系统的延迟问题，并且在处理外部噪声和参数不确定性方面优于传统控制器。