准单边Lipschitz系统的事件触发控制研究

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实际工程中线性系统极少,多为非线性系统。Lipschitz非线性系统(即非线性项满足全局Lipschitz条件的非线性系统)是一类非常重要的非线性系统,其控制器和观测器设计都得到了广泛的研究。但是,实际的物理模型很难满足全局Lipschitz条件(尽管它们大都满足局部Lipschitz条件)。准单边Lipschitz条件的应用范围更广,且满足Lipschitz条件的系统都满足准单边Lipschitz条件,所以准单边Lipschitz系统的控制具有重要的研究价值。传统采样方式是以一个固定时间周期进行采样的,但是当系统趋于稳定时,系统状态变化较小,若仍然频繁地更新控制信号,必然造成资源浪费。通过事件触发机制可以有效解决这个问题。本论文研究准单边Lipschitz系统的事件触发控制,主要内容如下:首先,研究准单边Lipschitz非线性系统的状态反馈控制问题。针对准单边Lipschitz系统得到状态反馈控制器,保证闭环系统平凡解全局渐近稳定。在此基础上设计事件触发机制来实现所得到的状态反馈控制器,在所设计的事件触发控制算法中,只有当系统状态误差超过精心设计的阈值时才会更新控制指令。对带有事件触发的系统进行稳定性分析,通过Lyapunov理论证明所设计的事件触发控制算法可以保证闭环系统平衡点的全局指数稳定性,并且不存在芝诺行为。通过数值仿真结果验证所提出的控制算法的有效性。然后,研究准单边Lipschitz非线性系统输出反馈控制问题。根据准单边Lipschitz条件进行观测器设计,得到输出反馈控制器,使得闭环系统平凡解满足全局渐近稳定。在此基础上设计事件触发机制来实现所得到的输出反馈控制器,在所设计的事件触发控制算法中,仅当观测器状态误差超过阈值时才更新控制指令,严格的理论分析证明事件触发控制算法可以使闭环系统保持全局指数稳定,并且不存在芝诺行为。通过数值仿真结果验证所提控制算法的有效性。最后,研究航天器交会系统验证所提出理论的可行性。建立航天器交会控制系统的非线性模型,并对该模型进行线性化。基于所得到的理论方法设计航天器交会的事件触发控制算法,从而验证所提出理论的有效性。
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