具有执行器饱和的动态系统事件触发控制研究

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在实际系统中,执行器元件直接作用于被控对象,是系统中不可或缺的部分。由于受到物理限制,执行器元件的输出往往是有界的,通常可以用饱和非线性描述这一物理现象。饱和往往会导致系统性能的下降,甚至引起系统不稳定。  目前,网络化控制系统面临的一大挑战就是资源节约问题。事件触发机制是降低网络负荷、节约传输资源的一种实用手段。其主要思想是信号的传输不是周期性的,而是当系统变量达到一定的限制条件时才进行数据传输,从而降低对传输信道的占用。  本文是针对执行器饱和这一现象,本着节约传输资源的目的,采用不同控制方法,研究一般线性系统和马尔科夫跳变系统具有执行器饱和时,通过事件触发传输策略来实现系统镇定。  首先,对于状态完全可测的系统,给出用事件触发机制下的状态反馈控制处理饱和的充分条件,对比传统的时间触发控制,大大降低了触发次数,节约了通信资源,随后给出相应的优化算法估计吸引域。此外,本文引入的事件触发条件充分利用到了执行器饱和特性,进一步减少了事件触发次数。  其次,对于状态不完全可测时的情况,无法通过状态反馈实现系统镇定。为此,结合事件触发机制,设计了动态输出反馈控制器。在触发条件中引入指数项,避免Zeno现象的发生。同时,利用极点配置方法解决了控制器增益过大的问题。  再次,利用静态抗饱和补偿的方法,研究了事件触发机制下饱和非线性的处理,比较了有抗饱和补偿器和无抗饱和补偿器时的结果。在得到更大吸引域的同时,将静态抗饱和补偿增益作为一个自由变量,提出一种迭代求解算法,实现了对它的设计。  随后,运用动态抗饱和补偿器,给出了事件触发机制下镇定系统的充分条件。由于多个非线性耦合项的存在,本章中用投影定理将判断条件进行了转化。虽然分析相对复杂,但动态抗饱和补偿器能够提供更多自由度,得到比静态抗饱和补偿器更大的吸引域。  最后,许多实际系统可以建模为Markov跳变系统,对于该类系统最关键的影响因素—转移概率,通常情况下,假设转移矩阵中的元素是全部已知的,但实际往往是部分未知的。对于两种情况,分别给出了系统具有执行器饱和时,通过事件触发机制来镇定系统的充分条件。
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