一类离散脉冲切换系统的分析与控制

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现实生活中,许多实际系统被建模为切换系统,不管是在理论研究领域还是在实际应用领域都引起了广泛关注,只是单纯的切换系统不足以涵盖所有实际系统。人们发现在许多科技和工程领域,越来越多的系统同时带有切换和脉冲变化,并把这类系统称为脉冲切换系统。离散脉冲切换系统作为切换系统的一个重要分支,同样具有相当高的研究价值。主要工作内容如下:首先,针对一类含有参数不确定性的离散脉冲切换系统,研究了它在遇到执行器失效时的鲁棒可靠性控制问题。这里的参数不确定性主要考虑的是范数有界,全文使用驻留时间方法来进行稳定性分析和控制器设计。第一部分内容,使用线性矩阵不等式等处理方法,证明出了一个指数稳定性判据,使得系统可以在短时间内快速收敛。最后,在此基础上,进一步针对闭环系统进行深入研究和推导,设计出了一个状态反馈控制器,利用该控制器来保证系统是指数稳定的。然后,在实际应用中,考虑到异步切换、时延以及不确定性的影响,研究了在异步切换条件下,不确定时滞离散脉冲切换系统的镇定问题。这里所谓的异步切换指的是理想控制器和子系统之间的存在的不匹配时间段。通过使用平均驻留时间方法(ADT),本文给出了保证闭环系统指数稳定的,并且异步切换控制器存在的充分条件。其后又以矩阵不等式的形式求解得到了理想控制器的增益和合理的切换律。以上控制器的设计,都是基于系统状态变量的连续可测量性,但事实上,这个假设是不能总是成立的,因此丢失测量问题也是极为常见的。对于全部允许的不确定性,这里设计的动态输出反馈(DOF)控制器,可以保证系统在均方意义下指数稳定,并且进一步分析得到了控制器的明确形式。现实生活中,由于难以全部测量出系统的状态信息,在论文最后一部分,我们为一类带有时变时滞项和非线性项的离散脉冲切换系统设计了观测器。作为基础,先利用各种处理方法和函数技巧(平均驻留时间和Lyapunov-Krasovskii函数技巧),证明出了非线性离散脉冲切换系统一个时滞独立的指数稳定性条件,进一步分析、处理,给出了使得误差系统指数稳定的观测器存在的充分条件。
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