分段仿射系统的鲁棒事件触发控制

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分段仿射系统作为一类重要的混杂系统,它由有限个仿射子系统和每个子系统所对应的作用域组成.由于可以利用分段线性化的方式,以任意精度去近似非线性系统,因此分段仿射系统被视为分析和综合非线性系统的一个强大的工具,具有非常重要的工程运用价值.虽然对分段仿射系统的稳定性研究和控制器设计成果很多,但是分段仿射系统的事件触发控制的研究还比较初步.与传统的时间触发控制不同,事件触发控制是一种非周期的、”按需”控制的方式,相较于传统的周期控制,事件触发具有节约网络、计算和能量资源等优点.因此,本文研究分段仿射系统的事件触发控制,并且考虑了鲁棒性以及不同的控制情况,主要研究工作如下:1.针对带有范数有界形式参数不确定的分段仿射系统,研究基于状态和基于控制输入两种不同的事件触发方案的事件触发控制器设计问题.考虑系统的控制性能,设计二次型性能指标.结合分段Lyapunov函数,将控制器设计问题转化为线性矩阵不等式形式的优化问题.通过调节代价函数的加权矩阵以及事件触发参数,得出优化控制器.通过仿真实验分析,说明所提出的方法是可行的、有效的.2.研究系统存在外部扰动情况下的事件触发H_∞控制器设计问题.采用分段Lya-punov函数以及凸优化工具,将H_∞事件触发控制器设计转化为以线性矩阵不等式描述的稳定性条件,控制器可通过求解一系列线性矩阵不等式得出,既保证了闭环系统以H_∞扰动抑制性能稳定,同时还减少了传输信号量.仿真结果表明,所提出的控制器设计方法是可行的、有效的.3.研究存在控制输入饱和的分段仿射系统事件触发H_∞控制器的综合设计问题.分别采用了扇区方法和辅助矩阵法两种方式处理控制器饱和.并且,为了进一步节省通信资源,提出一种基于饱和信息的事件触发策略.基于分段Lyapunov函数,导出基于线性矩阵不等式的条件,不仅保证了闭环系统在一定的H_∞性能指标下稳定,同时还减少了传送信号的次数.通过仿真实例验证所提方法的有效性和优越性.4.研究带有参数不确定的离散时间分段仿射系统的鲁棒事件触发输出反馈控制器设计问题.针对系统状态不完全可测的情况,同时为了节省通信资源,提出一种新的事件触发方案并设计基于观测器的输出反馈控制器.基于分段Lyapunov函数和椭球体形式的作用域描述,将观测器、控制器和事件触发策略的协同设计问题转化为以线性矩阵不等式描述的稳定性条件,既能够保证闭环系统的稳定性,又可以减少信号的传输量.通过实例验证所提方法的可行性与有效性.
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