具有Markov跳跃参数的随机系统网络化控制和滤波问题研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maitianquan159
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随机系统是一类状态演化表现为随机过程的动态系统,它广泛地存在于实际的工程应用中。相较于一般的确定性系统,其稳定性分析、控制器设计、滤波等问题都更为复杂。本文特别关注了一类具有Markov跳跃参数的随机系统。不论是被控对象内部结构发生的突然变化,或是网络引入带来的时延、丢包、拓扑的随机变化,有限状态集上的齐次Markov过程常能成为一种贴切有效的建模方式。近二十年来,计算机和通信技术的进步使得网络远程控制得到了长足发展,然而非理想通信信道的存在在降低系统性能品质的同时更加剧了其分析和设计的难度,于是需要在传统控制理论的基础上做出进一步的思考。   本文研究了一类随机Markov跳跃系统在不同网络环境下的闭环稳定性分析和控制器设计问题,以及在固定拓扑的无线传感器网络中的分布式滤波问题。具体内容如下:   ·考察了一类具有Markov跳跃特性的被控对象在含有随机丢包的双边网络连接下的饱和控制问题,通过采用扩维技术对原系统模型进行转化,再根据Lyapunov方法给出闭环系统局部随机稳定的充分条件,并估计出均方吸引域,同时设计依赖系统模态和网络丢包的状态反馈控制器以扩大其吸引域。   ·考察了一类离散Markov跳跃系统在兼具大时滞和丢包的双通道网络下的鲁棒H∞控制问题,根据Lyapunov-Krasovskii稳定性定理,线性矩阵不等式方法及锥补线性化算法分析了闭环系统的鲁棒稳定性,并设计出依赖多个独立随机变量的控制器,同时给定的皿幻性能指标得以满足。   ·考察了一类非线性Markov跳跃目标系统在无线传感器网络下的分布式滤波问题,根据线性一致性协议及Lyapunov方法,得出滤波误差满足平均意义上的H∞性能约束的充分条件,并给出具体的滤波器设计方法。   另外,通过仿真算例对本文得出的主要理论结果进行了验证。最后总结了全文所做工作,并对随机Markov跳跃系统网络化控制及滤波问题进一步的研究进行了展望。
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