Markov跳变系统的滑模控制

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在实际系统中经常存在着由元件故障、环境的变化、参数的改变和子系统的内部关联变化等引起的结构性改变,这些改变可以考虑用Markov跳变系统进行描述。因此,本文在Markov跳变框架下,研究了基于观测器的Markov跳变系统、Semi-Markov跳变系统以及广义Semi-Markov跳变系统的滑模控制问题。首先,针对具有时变时滞和扰动的非线性Markov跳变系统,研究了基于观测器的滑模控制问题。设计非脆弱观测器来估计系统不可测量的状态、非线性函数以及执行器故障。基于上述观测器设计积分滑模面和滑模控制器。采用Lyapunov函数、Jensen不等式和单边Lipschitz方法等,使得滑模动态系统能够达到稳定并具有混合H∞和无源的性能指标,同时系统的状态能够在有限时间内到达滑模面上。通过数值算例来说明理论的可行性。其次,研究了 Semi-Markov跳变系统,基于观测器设计自适应滑模控制,设计具有模依赖和三重积分项的Lyapunov函数,结合Newton-Leibniz公式、Writinger不等式以及随机项中带有模依赖的积分不等式,减少了计算过程的繁琐。通过求解线性矩阵不等式,得到可行性解,获得闭环系统达到渐近稳定的充分条件并且满足混合H∞和无源的性能指标。通过数值例子来验证理论的正确性。最后,研究了基于观测器的广义不确定Semi-Markov跳变系统自适应滑模控制问题。通过设计补偿器来减少非线性函数对系统所造成的影响,其中非线性函数的未知参数通过自适应律进行估计。基于Lyapunov函数得到滑模动态系统随机可容许的充分条件。提出基于观测器的自适应滑模控制律,使得系统的轨迹能够在有限时间到达滑模面上。通过仿真例子来证明理论的有效性。
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