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切换系统作为一类重要的混杂系统,可以描述许多实际的复杂系统,一般由有限数量的子系统和控制这些子系统切换的切换信号构成。由于切换系统在通讯、化工、电力、制造等领域的广泛应用,关于切换系统的稳定、镇定、观测、滤波和降阶等问题的研究已取得大量的成果。然而,现有的研究大多建立在控制器模态与系统模态完全保持同步的条件下,这在实际系统中是难以实现的。控制器模态与系统模态出现异步的情况称为异步现象,当切换系统系统出现异步现象时,系统的运行机理和动态行为将变的非常复杂。因此,切换系统的异步控制问题是具有研究意义和挑战性的。本文研究了几类切换系统的异步控制问题,主要工作概括如下:
第二章研究了时变时滞切换系统的鲁棒异步控制。基于Lyapunov-Krasovskii泛函和自由权矩阵方法,考虑执行器饱和,将抗饱和补偿器增益求解和吸引域最大化的问题转化为凸优化问题;考虑随机扰动,设计了保证闭环系统L2-L∞有限时间有界的异步控制器。通过构造新的Lyapunov-Krasovskii泛函,释放了时变时滞导数小于1的限制条件,降低了保守性。
第三章研究了基于数据采样的切换模糊系统的异步控制。考虑由于系统模态采样导致的异步切换现象,基于输入时滞方法和T-S模糊控制方法,将数据采样的非线性切换系统转化为时变时滞异步切换模糊系统,设计了保证闭环系统指数稳定的异步控制器。应用模态依赖的平均驻留时间方法,降低了保守性。
第四章研究了基于事件触发的异步切换系统的滑模控制。考虑分布式采样和通讯以及系统不确定性和状态不可测,建立了相应的基于观测器的滑模控制框架,分别设计了事件触发条件、观测器、滑模控制律。进而通过Lyapunov-Krasovskii泛函和模态依赖的平均驻留时间方法,得到了闭环系统H∞指数稳定的充分条件。
第五章研究了异步切换正系统的滑模控制。考虑系统正性和状态不可测,基于余正型Lyapunov-Krasovskii泛函和模态依赖的平均驻留时间方法,研究了闭环系统的正性和指数稳定性,分析了L1增益性能,设计了相应的观测器和滑模控制律,提出观测器增益和控制器系数的迭代求解算法,释放了参数法系统控制输入系数矩阵为1的约束条件,降低了保守性。
第六章研究了Markov切换系统的异步控制。考虑广义异步Markov切换系统,通过将切换时滞和状态时滞建模为Markov链,将系统增广为时滞自由的Markov切换系统,得到了系统容许性的充要条件。考虑系统模态辨识错误引起的异步现象,分析了转移信息不完整的连续和离散异步Markov切换系统的稳定性和镇定问题。
最后对全文的工作进行了总结,并指出了下一步研究的主要方向。
第二章研究了时变时滞切换系统的鲁棒异步控制。基于Lyapunov-Krasovskii泛函和自由权矩阵方法,考虑执行器饱和,将抗饱和补偿器增益求解和吸引域最大化的问题转化为凸优化问题;考虑随机扰动,设计了保证闭环系统L2-L∞有限时间有界的异步控制器。通过构造新的Lyapunov-Krasovskii泛函,释放了时变时滞导数小于1的限制条件,降低了保守性。
第三章研究了基于数据采样的切换模糊系统的异步控制。考虑由于系统模态采样导致的异步切换现象,基于输入时滞方法和T-S模糊控制方法,将数据采样的非线性切换系统转化为时变时滞异步切换模糊系统,设计了保证闭环系统指数稳定的异步控制器。应用模态依赖的平均驻留时间方法,降低了保守性。
第四章研究了基于事件触发的异步切换系统的滑模控制。考虑分布式采样和通讯以及系统不确定性和状态不可测,建立了相应的基于观测器的滑模控制框架,分别设计了事件触发条件、观测器、滑模控制律。进而通过Lyapunov-Krasovskii泛函和模态依赖的平均驻留时间方法,得到了闭环系统H∞指数稳定的充分条件。
第五章研究了异步切换正系统的滑模控制。考虑系统正性和状态不可测,基于余正型Lyapunov-Krasovskii泛函和模态依赖的平均驻留时间方法,研究了闭环系统的正性和指数稳定性,分析了L1增益性能,设计了相应的观测器和滑模控制律,提出观测器增益和控制器系数的迭代求解算法,释放了参数法系统控制输入系数矩阵为1的约束条件,降低了保守性。
第六章研究了Markov切换系统的异步控制。考虑广义异步Markov切换系统,通过将切换时滞和状态时滞建模为Markov链,将系统增广为时滞自由的Markov切换系统,得到了系统容许性的充要条件。考虑系统模态辨识错误引起的异步现象,分析了转移信息不完整的连续和离散异步Markov切换系统的稳定性和镇定问题。
最后对全文的工作进行了总结,并指出了下一步研究的主要方向。