切换时滞正系统的鲁棒稳定性与镇定

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切换系统有着重要的研究意义和应用价值,受到广大学者的关注。正系统可以看作是一类状态受非负约束的动态系统,其状态轨迹被约束在非负的子区域内。切换正系统是子系统都是正系统的切换系统,可以应用到很多领域,例如:通信网络系统中的TCP协议、编队飞行控制和流感病毒扩散与传播的控制。时滞现象在许多实际工程系统中普遍存在,时滞经常会对系统的稳定性、准确性产生很大影响。本文从稳定性分析和镇定设计等方面对切换时滞正系统进行了研究,主要工作包括以下几个方面:首先,研究了连续和离散时间的区间不确定时滞正系统L1/l1状态有界观测器的设计问题。其基本思想是:提出了一对上界和下界观测器,在上界和下界的状态估计下,状态估计一直被限定在有界范围内并满足L1性能,并给出了系统存在状态有界观测器的充分条件。对于正系统来说,不能根据观测器状态设计反馈控制器使系统镇定。因为对于观测器增广系统来说,稳定性与正性的要求不能同时满足,因此,我们考虑设计切换反馈控制器,先想在保证增广系统的正性的基础上,对于子系统不稳定的情况,选择依赖状态的切换律,使增广系统镇定。其次,研究了所有子系统都不稳定的具有时滞的连续时间切换正系统的稳定性问题。其基本思想是通过设计合适的切换策略来补偿由不稳定子系统导致的系统状态的发散,从而使得切换时滞正系统渐近稳定。通过模型依赖驻留时间方法和一类离散余正Lyapunov-Krasovskii泛函,得到当子系统都不稳定时,切换时滞正系统稳定的充分条件。将上述方法推广到区间不确定切换时滞正系统,研究系统的鲁棒稳定性问题。最后,研究了离散时间的时滞正系统在任意切换下的稳定性分析问题。提出将小增益定理应用到正系统的稳定性分析。通过模型转化将原时变时滞系统转化为定常时滞的输入输出系统,通过设计Lyapunov-Krasovskii泛函方法,给出系统渐近稳定的充分条件,设计公共的状态反馈控制器,使系统镇定。通过仿真说明了结果的有效性和可行性。
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