分段仿射系统的事件触发控制

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分段仿射系统(Piecewise-Affine System)主要是由有限个子系统以及所对应的凸多面体作用域构成,分段仿射系统可以以任意精度逼近非线性系统,其精度由所划分的作用域个数所决定,因此分段仿射系统被认为是研究非线性系统的强大的工具并且具有广泛的应用背景.目前,对于分段仿射系统的稳定性分析以及控制器设计已经存在较多的研究成果.另一方面,事件触发控制自从被提出来后就因其具有减少不必要的数据传输和资源浪费等优点成为研究热点.近年来,事件触发控制已经被应用到很多系统中,然而对于分段仿射系统的事件触发控制的研究成果还很少,因此本文主要针对不同情况下的分段仿射系统在事件触发机制下的控制器设计问题展开研究,本文的研究工作可分为以下几个方面:针对离散分段仿射系统的事件触发控制问题,提出了在事件触发机制下的控制器综合设计方法.首先设计了事件触发条件与事件触发状态反馈控制器,基于Lyapunov稳定性以线性矩阵不等式形式给出保证系统渐近稳定的充分条件.在此基础上考虑分段仿射系统的控制性能,给出二次成本函数,最小化二次成本函数的上界优化控制性能,通过求解线性矩阵不等式得到在事件触发机制下的最优控制器增益.仿真实例表明了所提出方法的优越性,在保证系统控制性能的基础上减少了控制器的更新次数.对存在输入饱和的离散分段仿射系统的事件触发控制问题展开研究.首先,通过引入非线性死区函数,将饱和非线性转化为死区非线性进行求解,在事件触发机制下形成基于线性矩阵不等式形式的局部渐近稳定准则.然后,通过求解线性矩阵不等式获得事件触发状态反馈增益保证系统的局部渐近稳定性,利用椭圆体近似估计收敛域并提出最大化收敛域的优化方法.最后通过仿真实例证明了根据所提出方法得到的控制器能够有效的处理输入饱和问题.针对存在输入饱和与有界扰动的分段仿射系统的事件触发控制问题,提出了利用凸包方法处理输入饱和与抗扰动事件触发控制器的设计方法.首先,通过引入辅助反馈矩阵处理输入饱和问题,以线性矩阵不等式形式给出保证系统局部渐近稳定的充分条件,得到事件触发控制器并估计了收敛域.同时,通过考虑给定的事件触发条件的控制器设计综合问题,在线性矩阵不等式中制定了用于最大化收敛域的优化问题.对于存在有界扰动的输入饱和分段仿射系统,设计了基于状态反馈的事件触发抗扰动控制器,以保证系统最终一致有界.仿真实例表明所设计的控制器能够在有效处理饱和问题以及减小扰动影响的同时减少数据传输次数.
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