基于观测器方法的Markov跳变系统事件触发滑模控制研究

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在许多实际应用领域中,如卫星控制、航空航天、电力传送中,常常会发生环境突变、随机切换等现象。Markov跳变系统是一种同时包含模态变量和状态变量的混合随机系统,由于各子系统间Markov链的存在可以很好地对上述现象建模,故而在近年来引起了学者们的广泛关注。随着网络通信技术越来越成熟,网络诱导现象随之而来。众所周知,网络诱导现象的出现会对系统的性能造成不良的影响,在这种情况下,学者们提出了一些控制策略用来处理上述现象。其中,滑模控制方法由于其突出的特点,如对动态变化的不敏感性和鲁棒性成为常用的控制方法之一。因而如何利用滑模控制方法减少网络诱导现象成为本文研究的重点。主要研究内容包含如下三部分:1.针对一类不确定Markov跳变系统,研究在事件触发机制下的滑模控制问题。在部分状态未知的情况下,考虑到非线性及时滞对系统的影响,设计一个适当的状态观测器。同时引入一个事件触发方案来减少不必要的数据传输。然后,利用等效控制方法求出滑模动态方程。接下来,基于Lyapunov方法给出保证系统随机稳定性的充分条件,同时保证状态轨迹在有限时间内到达指定的滑模面。2.针对一类离散时间Markov跳变系统,考虑时滞和非线性的影响,研究在事件触发机制下的滑模控制问题。假设在信号传输过程发生随机丢包现象,其中丢包现象是由服从Bernoulli的随机变量进行描述的。首先,根据随机丢包概率信息设计一个滑模观测器来重构系统状态。然后,利用Lyapunov方法来证明系统是随机稳定的并且同时满足H∞性能约束条件。接下来,构造一个基于事件触发机制的滑模控制律来分析滑模面的可达性。3.针对一类在随机拒绝服务攻击下的离散Markov跳变系统,探讨在动态事件触发机制下的滑模控制问题。在信号传输过程中,假设经历随机发生拒绝服务攻击,并利用Bernoulli随机变量来描述随机发生拒绝服务攻击现象。首先,利用随机发生攻击的概率信息构建一个离散滑模面,再利用等效控制方法得到滑模动态方程。然后,基于Lyapunov方法证明系统是随机稳定的并且满足H∞性能约束条件。此外,考虑到事件触发机制的影响,设计一个滑模控制律并分析有限时间内滑模面的收敛性和可达性。在每一章内容最后的部分,均通过一个数值仿真来演示所设计控制策略的有效性。
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