【摘 要】
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随着网络技术的完善和控制理论的不断发展,网络化控制系统的研究已成为控制领域的一个热点问题,其在航空航天、设备制造、过程控制等领域得到了广泛的运用。然而,传统的时间触发控制需要频繁利用系统的状态信息,不利于节省通信资源,甚至造成网络控制系统的网络拥塞。因此,作为可以节约系统通信资源、降低系统能耗的事件触发和自触发控制算法近年来得到了许多学者的关注。另一方面,输入受限几乎存在于所有的实际工程中。因此对
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随着网络技术的完善和控制理论的不断发展,网络化控制系统的研究已成为控制领域的一个热点问题,其在航空航天、设备制造、过程控制等领域得到了广泛的运用。然而,传统的时间触发控制需要频繁利用系统的状态信息,不利于节省通信资源,甚至造成网络控制系统的网络拥塞。因此,作为可以节约系统通信资源、降低系统能耗的事件触发和自触发控制算法近年来得到了许多学者的关注。另一方面,输入受限几乎存在于所有的实际工程中。因此对具有输入受限的控制系统的事件触发和自触发控制算法的研究是非常有意义的。本文比较系统地研究了输入受限线性系统的事件触发和自触发控制算法,并将提出的所有方法应用于航天器交会系统的控制器设计中。主要内容包括:1.设计了输入受限的一般渐近零能控(ANCBC)线性系统的事件触发和自触发控制算法。以连续/离散参量Lyapunov方程为基础,设计了不同的事件触发和自触发控制算法解决了输入受限的连续/离散ANCBC线性系统的半全局镇定问题。对于连续系统,所设计的控制算法不仅避免了Zeno现象,并且给出了最小触发间隔与设计参数之间的关系。对于离散系统来说,不仅给出了最小触发间隔和保证算法是non-triviality的充分条件而且分析了最小触发间隔与设计参数之间的关系。与已有的结果相比,所设计的算法的最小触发时间间隔避免了与系统矩阵之间的复杂联系且给出了其与设计参数之间的关系。这些性质有利于我们通过调节参数在触发时间间隔和控制性能之间进行权衡取舍。2.基于上述理论结果,进一步地研究了连续和离散的输入受限ANCBC线性系统的离散增益调度的静态、动态事件触发和自触发控制算法。所提出的控制算法在具有上述优势的同时,还进一步改善了相应的触发条件。与已有的理论结果相比,所提出的控制算法不仅可以节约通信资源还可以取得更好的控制效果。3.研究了动态增益调度的静态事件触发和自触发控制的输入受限ANCBC线性系统的半全局镇定问题。所设计的算法不仅避免了Zeno现象,而且给出了设计参数与最小触发时间间隔的显性关系。在此基础上,针对一般形式的输入受限连续线性系统又分别设计了动态增益调度的静态、动态事件触发和自触发控制算法。所设计的算法也可以根据实际需求而改变触发时间间隔。在某些情况下,设计的控制算法的触发时间间隔可以被设计为任意大的有界常数。4.研究了输入受限连续线性系统的有限时间镇定问题。通过联合设计事件触发机制和决定闭环系统收敛速度的时变参数,提出了可以解决系统有限时间镇定问题的事件触发控制方法。同时,为了避免事件触发器对系统状态的连续监控,设计了相应的自触发控制算法。此外,设计的控制算法也可以解决输入受限的ANCBC线性系统的有限时间半全局镇定问题。
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