几类时滞动态系统的稳定性分析和控制方法

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系统状态变量随时间发生变化且信息传递含延迟的系统为时滞动态系统。时滞动态系统广泛存在于社会生活和工程应用中,如神经网络系统、互联网拥塞系统、电路系统、网络控制系统、交通系统等,研究其动力学行为具有重大的理论意义与实际价值。稳定性是时滞动态系统能够正常工作的前提,时滞的存在常使系统震荡、性能减弱甚至不稳定。如何通过有效的控制方法,使时滞动态系统保持稳定,持续正常工作,是一个热点问题,其引起了通信、计算、经济、生态、物理等各领域国内外专家学者的关注,并已取得许多成果,但仍然存在不少问题尚未被充分考虑与解决。本论文对已有的工作做了进一步的补充和完善,主要分析了几类时滞动态系统的稳定性和控制问题,包括带时滞的T-S(Takagi-Sugeno)模糊系统、带切换的时滞神经网络、带随机扰动的时滞随机系统的稳定性和控制方法。以稳定性理论与数学分析技术为基础,结合非脆弱采样控制、切换采样控制、事件触发控制、H∞控制等控制方法,考虑了相关系统的稳定性问题,取得了改进的或新的稳定性依据,且利用仿真证实了所给方法的有效性,主要内容概括如下:1.研究了带不确定性的时滞T-S模糊系统的稳定性和非脆弱采样控制问题。考虑系统参数具有不确定性同时不确定性满足范数约束,利用更多的时滞和状态信息,构建改进的Lyapunov泛函,在控制器已知的情况下建立时滞T-S模糊系统稳定性准则,在控制器未知的情况下为系统设计非脆弱采样控制器使系统稳定。2.研究了时滞T-S模糊系统的稳定性和切换采样控制问题。以计算机和数字技术为依托的采样控制具有成本少、效率高、冗余低等优势,在系统参数确定的情形下,通过考虑隶属函数信息,搭建了与隶属函数相关的Lyapunov泛函,结合切换思想,借助切换采样控制,实现T-S模糊系统的稳定,并进一步设计切换采样控制器使系统达到稳定。3.研究了带切换的时滞切换神经网络的稳定性和事件触发控制问题。由于通信信道有限,传输过多的信号会给通信造成一定负担,给出事件触发机制,鉴于灵活端点方法,借助有效的Lyapunov泛函,为时滞切换神经网络提供稳定性判据,并设计事件触发控制器提高通信信道和网络带宽的利用率,且使系统实现稳定。4.研究了带随机扰动的中立型时滞随机神经网络的稳定性问题和带随机扰动的时滞随机系统的稳定性和H∞控制问题。第一部分借助随机变量,搭建参数具有随机发生不确定性的中立型随机神经网络,通过充分考虑各种时滞信息,结合有效的Lyapunov泛函,得到改进的依赖于时滞概率的中立型随机神经网络稳定性条件。第二部分引入随机变量建立参数不确定性服从伯努利分布的时滞随机系统,利用改进的Lyapunov泛函和随机技巧,得到时滞随机系统的稳定性准则并设计基于观测的非脆弱异步H∞控制使系统稳定,且随机扰动对误差的影响在期望的范围内。
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