切换系统采样依赖的异步控制与滤波研究

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切换系统将子系统与离散的切换信号融合,被广泛运用到机器人系统、飞行器系统、网络系统等复杂系统的模拟与控制中。采样控制是模拟信号转化为数字信号的重要环节,在减少不必要的数据传输、促进传输通道的高效利用等方面发挥重要作用。注意到切换系统在采样区间内可能发生切换,将导致切换系统模态与采样控制器模态之间的异步现象。因此,研究切换系统采样依赖的异步控制,减弱相关结果的约束条件,寻求保守性较小的镇定结果,具有重要的理论意义和应用价值。本文在已有工作的基础上,运用模态依赖的Lyapunov泛函、准时间依赖的Lyapunov函数,结合平均驻留时间技术、模态依赖的平均驻留时间技术,研究了切换系统采样依赖异步控制的相关问题,增加了约束变量的自由度,减弱了相关结果的约束条件,取得了保守性较小的结果,同时考虑输入量化、执行器故障、系统状态不可测等情况下的采样控制问题。本文的主要工作如下:1、研究了带有输入量化的T-S模糊切换系统采样依赖的异步控制问题。首先,针对切换系统,提出了改进的Lyapunov泛函方法,并构造了形式上更具一般性的Lyapunov泛函,该Lyapunov泛函包含了采样区间左、右端点的采样状态;然后,在处理该Lyapunov泛函导数时,引入了隶属度函数在当前时刻与采样时刻的差值,减弱了采样模糊控制器设计中的约束条件;进而,结合平均驻留时间技术,设计了采样依赖的模糊控制器,实现了带有输入量化的T-S模糊切换系统采样依赖的异步镇定;最后,仿真算例验证了结果的有效性。2、研究了非线性切换中立系统采样依赖的异步输入-状态镇定问题。首先,外界扰动输入存在情况下,取得了非线性切换中立系统采样依赖的异步输入-状态稳定判据;然后,构造了模态依赖的Lyapunov泛函,结合平均驻留时间技术,取得了线性矩阵不等式形式的镇定条件;进而,考虑到采样器与控制器之间存在传输时滞的情况,设计了带有传输时滞的采样依赖的异步控制器,实现了非线性切换中立系统采样依赖的异步输入-状态镇定;最后,仿真算例验证了结果的有效性。3、研究了状态不可测切换系统采样依赖的异步可靠控制问题。首先,构造了指数观测器,并将指数观测器的状态衰减率引入到事件触发条件中,设计了改进的事件触发机制;然后,运用该事件触发机制,分析了指数观测器在采样区间内发生不多于一次切换,以及发生多次切换的情况,放宽了相关文献的假设条件;进而,运用模态依赖的Lyapunov函数以及模态依赖的平均驻留时间技术,设计了采样依赖的异步控制器,实现了状态不可测切换系统的异步可靠控制;最后,仿真算例验证了结果的有效性。4、研究了离散时间切换系统事件触发依赖的异步准时间H∞滤波器设计问题。首先,运用准时间依赖的Lyapunov函数以及模态依赖的平均驻留时间技术,分析了滤波误差系统的加权H∞性能,同时讨论了系统在采样区间内发生任意次切换的情况;然后,取得了准时间依赖的滤波参数设计判据,该判据增加了滤波参数的自由度,减弱了滤波器设计中的约束条件;进而,结合事件触发机制,设计了事件触发依赖的异步准时间H∞滤波器,保证了滤波误差系统是内部指数稳定的且满足加权的H∞性能指标;最后,仿真算例验证了结果的有效性。5、研究了离散时间切换复杂网络系统事件触发依赖的H∞同步问题。首先,设计了触发状态依赖的触发参数,取得了改进的事件触发机制;然后,运用准时间依赖的Lyapunov函数以及模态依赖的平均驻留时间技术,分析了同步误差系统事件触发依赖的异步加权H∞性能;进而,设计了事件触发依赖的异步准时间控制器,保证了同步误差系统是内部指数稳定的且满足加权的H∞性能指标,实现了离散时间切换复杂网络系统的H∞同步;最后,仿真算例验证了结果的有效性。
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