基于事件触发机制网络控制系统的若干问题研究

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网络控制系统具有安装维护方便、成本低、可靠性高和信息资源共享等优点,已被广泛应用于远程遥控操作、航空航天、工业控制和医学等领域中。由于网络控制系统具有广泛的应用前景,因此,对网络控制问题的研究有重要的理论和实际意义。由于网络带宽有限,在网络数据传输过程中不可避免的会产生网络传输延迟、错序、丢包、网络拥塞、随机干扰等现象,进而导致系统的性能下降甚至不稳定,如何有效的利用网络带宽,节约网络资源,避免网络拥塞是当前国内外学者的研究热点之一。本文对基于事件触发机制网络控制系统的若干问题进行了研究,讨论了几类线性/非线性时滞系统的稳定性和状态估计器设计问题,利用李亚普诺夫泛函、线性矩阵不等式技术、随机分析理论等得到了所研究系统的稳定性判据和状态估计器设计算法。具体来说,本文的主要研究内容和创新点概述如下:1.带有执行器故障和随机非线性扰动的混合驱动T-S模糊系统的可靠性控制。考虑了带有随机执行器故障和非线性扰动的T-S模糊系统的可靠性控制器设计问题。为了减少不必要的网络传输,引入了由时间触发机制和事件触发机制随机切换的混合驱动机制,其中切换律由一组服从伯努利分布的随机变量来刻画。考虑网络诱导时滞、随机非线性扰动和随机执行器故障的影响,建立了一个新的混合驱动模型。利用李亚普诺夫泛函和随机分析技术,得到了使得系统渐近稳定的充分性条件,并联合设计了控制器和混合驱动机制,最后,通过仿真算例验证了所提方法的可行性。2.带有量化器和随机非线性扰动的事件触发马尔科夫跳跃系统的有限时间状态估计。考虑了具有量化和随机非线性的事件触发马尔科夫跳跃系统的有限时间状态估计问题。为减少网络中的数据传输,降低网络负荷,我们采用了事件触发机制和量化的方法,用随机伯努利分布的变量来刻画系统中的随机非线性,建立了一个新的估计误差系统模型。利用李亚普诺夫泛函、随机分析理论和线性矩阵不等式技术得到了使该系统随机有限时间有界和随机有限时间H∞有界的状态估计器存在的充分性条件,并给出了所设计的状态估计器增益的具体表达式。最后,通过一个数值例子验证了所提算法的可行性。3.基于双通道事件触发机制的网络控制系统的镇定。研究了一种网络带宽受限的网络控制系统的事件触发控制器设计方法。首先,我们分别在传感器-控制器通道和控制器-执行器通道引入了事件触发机制,目的是使得被控对象在保持所需的控制性能的前提下,所利用的网络带宽较少。其次,考虑到网络诱导时滞的影响,基于建立的事件触发机制,构建了一个新的时滞系统模型。基于此模型,得到了联合设计控制器和事件触发器的算法。最后,通过数值例子表明了所得结果的可行性。4.基于事件触发机制的马尔科夫跳跃系统的输出反馈H∞量化控制。研究了基于事件触发机制的马尔科夫跳跃系统的输出反馈H∞量化控制问题。为了有效的利用有限的网络资源,我们在系统中引入了事件触发器和量化器。其中,测量输出可直接进入事件触发器,只有被事件触发器释放的信号才会经量化器和网络传输到执行器。基于此,构建了一个新的带有扰动的马尔科夫跳跃系统模型。基于此模型,得到了能满足系统性能要求和保证闭环系统稳定的充分性条件。联合设计了输出反馈控制器的增益和事件触发参数的算法。最后,通过一个仿真算例证明了所提方法的有效性。
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