通信受限约束下随机系统的耗散控制研究

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网络化控制系统(NCS)是通过实时网络将被控对象、传感器和执行器连接起来的闭环系统.由于环境噪声和人为干扰的存在,随机扰动已成为实际系统中的常见现象.本文考虑具有随机扰动的一类网络化随机系统.此外,随机系统中可能发生的时间延迟会降低所处理系统的性能,甚至会破坏系统的稳定性.而网络负载、设备不佳等因素,使得网络控制系统内的通信受限问题受到广泛关注.因此,通信受限下的随机系统的稳定性和耗散性能控制研究具有重要意义.本文以随机微分系统为对象,分别对通信受限下的随机非线性时滞系统和随机不确定系统的稳定性与耗散控制问题进行了深入的研究.主要研究内容包括:(1)研究了具有动态事件触发机制和随机欺骗攻击的随机非线性时滞系统的耗散控制问题.首先,考虑到通信带宽和欺骗攻击的影响,构造了一个具有动态事件触发机制的闭环随机控制系统模型.然后,利用李雅普诺夫泛函理论、随机分析理论和耗散理论,给出了保证系统均方渐近稳定和满足耗散性能的充分条件.最后,通过一个数值仿真例子验证了该方法的有效性.(2)考虑网络攻击对信号传输以及输入饱和对系统的影响,研究了一类具有输入饱和和欺骗攻击的随机系统的事件触发扩展耗散控制问题.考虑了一种能够将几种不同的性能统一在一个框架内的扩展耗散性能,当参数取不同的值时,分别对应不同的性能.首先,考虑到信道堵塞问题和网络攻击对信号传输的影响,以及输入饱和对执行器的影响,构造了一个具有动态事件触发机制的闭环随机控制系统模型.其次,利用渐近稳定分析理论和扩展耗散理论,基于线性矩阵不等式方法和扩展耗散理论,给出了保证系统均方渐近稳定和满足扩展耗散性能的充分条件.然后,通过求解一组线性矩阵不等式可以获得状态反馈控制器增益矩阵.最后,通过一个数值仿真例子验证了该方法的有效性.(3)研究了一类具有混合事件触发的不确定随机系统的非脆性鲁棒耗散控制问题.提出了一种混合事件触发机制,该机制可以在系统性能与降低网络资源间获取平衡.首先,考虑到宽带受限问题和控制器增益的脆弱性,建立了一个基于非脆性控制器的闭环随机不确定系统模型.然后,基于李雅普诺夫稳定性理论、随机分析方法和一些积分不等式,给出了保证受控系统均方渐近稳定的充分条件.此外,通过求解一组线性矩阵不等式解决了非脆性状态反馈控制器的设计问题.最后,利用一个数值算例验证了理论结果的可行性.
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