【摘 要】
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正切换线性系统是由有限个连续或离散正子系统以及正子系统间进行协调切换的规律组成的一类特殊的混杂系统。在实际应用中,由于对系统状态的非负约束,许多特殊的物理、化学系统能够用正切换线性系统进行建模分析。因为正切换线性系统既拥有切换线性系统的特性,又具备正系统的系统性能,因此研究正切换线性系统稳定性成为研究热点,目前在理论研究方面已经取得了丰富的成果。在实际系统中,由于网络带宽有限的限制,系统之间共享资
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正切换线性系统是由有限个连续或离散正子系统以及正子系统间进行协调切换的规律组成的一类特殊的混杂系统。在实际应用中,由于对系统状态的非负约束,许多特殊的物理、化学系统能够用正切换线性系统进行建模分析。因为正切换线性系统既拥有切换线性系统的特性,又具备正系统的系统性能,因此研究正切换线性系统稳定性成为研究热点,目前在理论研究方面已经取得了丰富的成果。在实际系统中,由于网络带宽有限的限制,系统之间共享资源会造成网络拥塞。因此为了节约系统有限的通讯资源和缓解数据传输带宽压力,与时间驱动相比,事件驱动在这方面有着显著的优势。因为正切换线性系统中的每个正子系统拥有不同的系统性能,利用事件驱动控制来高效配置正切换线性系统的控制资源成为研究热点。切换规律作为正切换线性系统的重要组成部分,在分析系统稳定性的时候,需要对切换时间和事件驱动时间进行综合考虑。因此,在事件驱动控制和切换规律的共同作用下,对正切换线性系统的稳定性分析带来一定的挑战。本文的主要研究如下:研究了基于事件驱动控制的正切换线性系统稳定性问题。我们设计了基于状态依赖的事件驱动切换条件,解决了基于时间依赖的切换规律会浪费系统有限资源的问题。提出的事件驱动切换策略具有如下特性:(i)将事件驱动时间与切换时间综合考虑,正切换线性系统可以根据当前系统性能决定各个正子系统的运行顺序。(ii)每个正子系统具有各自独立的事件驱动条件。(iii)设计的事件驱动条件不会发生Zeno行为。基于集合理论和弱共线性余正Lyapunov函数方法,分别建立了存在外部扰动的连续、离散正切换线性系统达到渐进稳定的充分条件。讨论了正切换线性系统事件驱动控制的观测器设计和稳定性分析问题。设计了基于观测状态的事件驱动条件,并在此基础上论证了正切换闭环系统为正的关键因素在于保证误差为正。利用线性规划方法,提出了正切换闭环系统为正且达到渐进稳定的必要条件,证明了正切换线性系统能否进行正切换观测器设计。在基于增量状态依赖的切换策略下,利用多Lyapunov函数方法建立了存在时变时滞和外部扰动的正切换闭环系统为正且具有H_∞控制性能的充分条件。同时,我们通过理论分析证明了设计的事件驱动条件能够排除Zeno行为。研究了量化传输下的正切换线性系统的事件驱动设计和稳定性分析问题。对存在系统不确定性的正切换线性系统进行状态和输入对数量化处理,在基于设计的周期事件驱动条件下,利用多Lyapunov函数方法和平均驻留切换策略建立了正切换闭环系统达到全局指数稳定的充分条件。同时,在满足系统稳定的情况下估算了最大允许数据丢包数。
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