测量数据丢失概率不确定的大系统观测器及控制器设计

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随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展,网络化控制系统已经渗透到许多领域。网络的引入在带来便利的同时,也会导致控制系统出现网络时延、数据丢失等现象,从而使控制系统的性能遭到削弱。另外,许多实际系统是由若干相互关联的子系统组成的大系统,网络控制不仅存在于每个子系统中,也存在于各个子系统之间。目前网络化控制系统的分析与设计引起了广泛关注,但大多已有成果的被控对象为孤立线性系统,数据丢失的概率假设已知。本文针对由多个子系统组成的线性离散大系统,对其存在测量数据丢失且丢失概率未知的情况,研究其观测器和控制器的设计问题。本文主要研究内容如下:  (1)研究具有测量数据丢失的线性离散大系统的全维状态观测器设计问题。假设大系统由N个线性离散子系统组成,测量数据丢失满足概率未知的Bernoulli随机二进制切换序列,设计全维状态观测器来估计原系统的状态,使得估计误差均方指数稳定且满足指定的H∞性能指标。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式,给出状态观测器存在的充分条件,通过求解线性矩阵不等式得到状态观测器的相关增益矩阵,最后,通过MATLAB仿真结果验证了算法的有效性。  (2)研究具有测量数据丢失的线性离散大系统的状态反馈H∞控制器设计问题。假设大系统由N个线性离散子系统组成,测量数据丢失满足概率未知的Bernoulli随机二进制切换序列,设计状态反馈控制器,使得整个闭环系统均方指数稳定且满足指定的H∞性能指标。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式,给出状态反馈H∞控制器存在的充分条件,通过求解线性矩阵不等式得到状态观测器的反馈增益矩阵,最后,通过MATLAB仿真结果验证了算法的有效性。  (3)针对具有测量数据丢失的线性离散大系统,研究其基于状态观测器的H∞控制器设计问题。假设大系统由N个线性离散子系统组成,测量数据丢失满足概率未知的Bernoulli随机二进制切换序列,设计基于状态观测器的H∞控制器,使得整个闭环系统均方指数稳定且满足指定的H∞性能指标。基于Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式,给出状态观测器和H∞控制器存在的充分条件,通过求解线性矩阵不等式得到状态观测器和控制器的相关增益矩阵,最后,通过MATLAB仿真结果验证了算法的有效性。
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