切换正系统的事件触发非脆弱控制

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现实生活中,存在一类状态总是保持非负的控制系统,这类系统被称为正系统。切换正系统则是一类由正子系统和切换律组成的特殊的混杂系统。这类系统在实际系统中有广泛的应用,如城市水务管理、城市交通系统、化学过程等。大多现存的系统中,信号采样机制是基于时间触发的,这类控制策略可能会增加通讯负担和控制设计成本。针对这些问题,事件触发控制策略被提出。此外,在网络通信系统中,网络利用率会随着网络容量的变化而变化。因此,一类在时间触发控制和事件触发机制之间切换的混合触发控制方法被提出。值得注意的是执行器饱和、非线性和不可预测的外部攻击等问题是实际系统中不可避免的,非脆弱控制是处理这些问题的有效方式。综合考虑事件触发机制、混合触发机制和非脆弱控制的优点,设计事件触发和混合触发策略下的切换正系统的非脆弱控制器是十分有意义的,本文将设计切换正系统的事件触发非脆弱控制器和混合触发非脆弱控制器。具体研究内容如下:第一章首先介绍本文的研究背景和意义。接着,总结切换正系统和事件触发非脆弱控制的研究现状。然后,介绍执行器饱和、非线性以及不可预测的外部攻击的研究现状。最后,总结本文的主要研究内容。第二章解决一类切换正系统的事件触发非脆弱控制问题。首先,针对切换正系统,建立一个基于1-范数的事件触发控制策略。然后,通过结合非脆弱控制和事件触发机制,设计切换正系统的事件触发非脆弱控制器。借助线性余正Lyapunov函数和矩阵分解技术,建立系统稳定的充分条件。最后,将提出的控制方法推广到具有执行器饱和的切换正系统。第三章研究具有随机非线性和控制器扰动的切换正系统的事件触发非脆弱控制,随机非线性和控制器扰动的发生分别遵循伯努利分布和二项式分布。首先,建立事件触发条件,利用矩阵分解方法设计事件触发非脆弱控制器。接着,通过构造切换线性余正Lyapunov函数,保证系统的稳定性,所有提出的条件都可利用线性规划方法求解。最后,将提出的方法推广到每个子系统中非线性和控制器扰动发生概率不同的切换正系统。第四章设计具有网络攻击的切换正系统的混合触发非脆弱控制器。混合触发机制由时间触发机制和事件触发机制构成。首先,借助矩阵分解方法和切换余正Lyapunov函数,设计切换正系统的混合触发非脆弱控制器。然后,通过区间不确定系统的下界和上界分别保证系统的正性和稳定性。最后,将所提出的结论推广到具有网络攻击的切换正系统。第五章总结全文的研究内容,并提出一些值得今后研究的问题。
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