【摘 要】
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本世纪初,自德国学者Raff与Allg¨ower提出脉冲观测器理论以来,基于观测器的输出反馈控制已成为控制工程领域中重要的控制策略之一.脉冲观测器旨在利用系统离散时刻的输出信息,联合其修正项获得受控系统的状态估计.在基于离散化的网络化控制背景下,系统状态受通信时滞、外部干扰等因素影响,如何设计其相应的脉冲观测器估计系统状态以及如何研究基于脉冲观测器的输出反馈控制问题具有重要意义.本文分别研究了Li
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本世纪初,自德国学者Raff与Allg¨ower提出脉冲观测器理论以来,基于观测器的输出反馈控制已成为控制工程领域中重要的控制策略之一.脉冲观测器旨在利用系统离散时刻的输出信息,联合其修正项获得受控系统的状态估计.在基于离散化的网络化控制背景下,系统状态受通信时滞、外部干扰等因素影响,如何设计其相应的脉冲观测器估计系统状态以及如何研究基于脉冲观测器的输出反馈控制问题具有重要意义.本文分别研究了Lipschitz非线性系统的脉冲观测器设计、时滞反应-扩散神经网络系统的脉冲同步以及不确定线性时滞系统的基于脉冲观测器的反馈控制问题.与以往的Luenberger型脉冲观测器设计方法相比,本文所设计的脉冲观测器是基于剖分方法的时变增益脉冲观测器,更准确地适应了脉冲区间的长度变化,从而提高了系统的观测精度与同步性能.本文的主要工作如下:（1）研究了一类基于时变增益脉冲观测器的Lipschitz非线性系统的反馈控制问题.假设系统的状态信息是非周期离散可测的,提出了基于最大脉冲区间剖分的脉冲观测器设计方法.由于脉冲区间大小的不确定性,随着剖分次数的增加,所设计的时变增益矩阵随之动态改变,观测器状态按照脉冲方式进行状态更新.运用LPV方法与分段时变Lyapunov函数方法分析了相应误差系统的指数稳定性,获得了以线性矩阵不等式形式的稳定性充分条件.（2）研究了一类时滞反应扩散神经网络系统的脉冲同步问题.假设系统的状态信息是非周期离散可测的,与以往基于静态脉冲增益矩阵的脉冲同步策略不同,所提出的脉冲同步策略是基于脉冲区间相关的.时变增益能够适应采样区间的变化,有效地反映出区间的变化信息,极大地降低了现有结果的保守性.通过应用与脉冲时间相关的离散Lyapunov函数分析同步误差系统的稳定性.利用一组线性矩阵不等式,给出了脉冲同步控制器存在的充分条件.（3）研究了一类基于时变增益观测器的不确定线性时滞系统的控制问题.首先,利用系统的离散时刻输出信息设计基于时变增益的脉冲观测器.其次,引入状态估计向量,将其与原系统状态作差得到误差状态向量,构造时变Lyapunov函数,结合Young不等式方法分析了闭环系统的指数稳定性.（4）研究了一类带有观测时滞的Lipschitz非线性系统的脉冲观测器设计以及基于观测器的输出反馈控制问题.假设时滞大小不超过脉冲区间的上界.首先,利用增维切换建模技术将系统建模为切换系统.其次,引入状态误差变量,导出反馈控制下具有混杂结构特征的闭环系统,运用切换的时变Lyapunov函数方法和Gronwall不等式方法分析了闭环系统的指数稳定性.进一步,结合凸组合技术,以线性矩阵不等式形式给出了基于脉冲观测器的输出反馈控制律的设计准则.
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